1、2012屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案九、磁場(chǎng)（6）帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【目標(biāo)】1、掌握帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2、會(huì)用力學(xué)有關(guān)規(guī)律分析和解決帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題【導(dǎo)入】一、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的受力特點(diǎn)分析帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的受力時(shí)，要注意各力的特點(diǎn)。如帶電粒子無(wú)論運(yùn)動(dòng)與否，在重力場(chǎng)中所受重力及在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力均為恒力，它們的做功只與始末位置在重力場(chǎng)中的高度差或在電場(chǎng)中的電勢(shì)差有關(guān)，而與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。而帶電粒子在磁場(chǎng)中只有運(yùn)動(dòng) (且速度不與磁場(chǎng)平行)時(shí)才會(huì)受到洛侖茲力，力的大小隨速度大小而變，方向始終與速度垂直，故洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。二、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的

2、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（一）帶電微粒在三個(gè)場(chǎng)共同作用下做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng):1當(dāng)帶電微粒的速度平行于磁場(chǎng)時(shí)，不受洛倫茲力，因此可能做勻速運(yùn)動(dòng)也可能做勻變速運(yùn)動(dòng)； 2當(dāng)帶電微粒的速度垂直于磁場(chǎng)時(shí)，一定做勻速運(yùn)動(dòng)。（二）帶電微粒在三個(gè)場(chǎng)共同作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng): 自由的帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，必定滿(mǎn)足電場(chǎng)力和重力平衡。當(dāng)粒子速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，洛侖茲力提供向心力，使帶電粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（三）較復(fù)雜的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在復(fù)合場(chǎng)中，若帶電粒子所受合外力不斷變化且與粒子速度不在一直線(xiàn)上時(shí)，帶電粒子作非勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。此類(lèi)問(wèn)題，通常用能量觀點(diǎn)分析解決，帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中若有軌道約束，或勻強(qiáng)電場(chǎng)或勻速磁場(chǎng)隨時(shí)間發(fā)生周

3、期性變化等原因，使粒子的運(yùn)動(dòng)更復(fù)雜，則應(yīng)視具體情況進(jìn)行分析。三、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的分析方法正確分析帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的受力并判斷其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及軌跡是解題的關(guān)鍵，在分析其受力及描述其軌跡時(shí)，要有較強(qiáng)的空間想象能力并善于把空間圖形轉(zhuǎn)化為最佳平面視圖。當(dāng)帶電粒子在電磁場(chǎng)中作多過(guò)程運(yùn)動(dòng)時(shí),關(guān)鍵是掌握基本運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和尋找過(guò)程的邊界條件?！緦?dǎo)研】例1 如圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，固定著與水平面夾角為的光滑絕緣斜面把一個(gè)帶負(fù)電的小球，從斜面頂端由靜止釋放，小球沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，在小球脫離斜面前，斜面對(duì)小球的彈力 ；小球運(yùn)動(dòng)的加速度 （填“變大”、“變小”或“不變” ）例2 (江蘇省如東高級(jí)中學(xué)08

4、屆高三第三次階段測(cè)試物理試題)如圖所示，空間有一垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為0.2 kg且足夠長(zhǎng)的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無(wú)初速放置一質(zhì)量為0.1 kg、電荷量q = +0.2C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力現(xiàn)對(duì)木板施加方向水平向左，大小為0.6 N的恒力，g取10 m/s2則（ ）A木板和滑塊一直做加速度為2 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)B滑塊開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C最終木板做加速度為2 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，滑塊做速度為10 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)D最終木板做加速

5、度為3 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，滑塊做速度為10 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)例3（08高考江蘇卷）在場(chǎng)強(qiáng)為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一質(zhì)量為m、帶正電q的小球在O點(diǎn)靜止釋放，小球的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)如圖所示.已知此曲線(xiàn)在最低點(diǎn)的曲率半徑為該點(diǎn)到x軸距離的2倍，重力加速度為g。求：（1）小球運(yùn)動(dòng)到任意位置P（x,y）處的速率v.（2）小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中第一次下降的最大距離ym.（3）當(dāng)在上述磁場(chǎng)中加一豎直向上場(chǎng)強(qiáng)為E（Emg/q）的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，小球從O靜止釋放后獲得的最大速率vm.例4（揚(yáng)州市09學(xué)年第一學(xué)期期末調(diào)研測(cè)試）如圖所示，在同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的空間中取正交坐標(biāo)系Oxyz（x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向

6、上）。勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與Oxy平面平行，且與x軸的夾角為，重力加速度為g。B45xyzPOv0（1）一質(zhì)量為m、電荷量為的帶電質(zhì)點(diǎn)沿平行于z軸正方向以速度v0做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，求滿(mǎn)足條件的電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值及對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；（2）在滿(mǎn)足（1）的條件下，當(dāng)帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)y軸上的點(diǎn)時(shí)，撤去勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求帶電質(zhì)點(diǎn)落在Oxz平面內(nèi)的位置；（3）當(dāng)帶電質(zhì)點(diǎn)沿平行于z軸負(fù)方向以速度v0通過(guò)y軸上的點(diǎn)時(shí)，改變電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向，同時(shí)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，要使帶點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且能夠經(jīng)過(guò)x軸，問(wèn)電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小滿(mǎn)足什么條件？ 例5（南京市2010高考考前20題）如圖所示，質(zhì)量為m、帶電量為+q的滑塊（可

7、視為質(zhì)點(diǎn)）在豎直平面內(nèi)從半徑為R的1/4光滑圓弧最高點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放，進(jìn)入水平軌道MN。MN段粗糙且與滑塊的動(dòng)摩擦因數(shù)為了，在OM的右側(cè)足夠大的區(qū)域內(nèi)存在著方向水平向左、大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直紙面向內(nèi)、大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。已知Emg/q，且滑塊受到的最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力，當(dāng)滑塊滑到P點(diǎn)時(shí)速度減為0，MP=S。在滑塊從P返回過(guò)程中先加速后勻速。問(wèn)：（1）從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到第二次返回到M的過(guò)程中，因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能是多少？（2）從M運(yùn)動(dòng)到P的時(shí)間是多少？（3）經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能是多少？【導(dǎo)練】1、如圖所示，豎直平面上的兩個(gè)半徑相同的光滑的半圓形軌道，分別處在沿水平方向的勻強(qiáng)

8、電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放.M、N為軌道的最低點(diǎn)，下列判斷正確的是（ ）A兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度一定是VMVN B兩小球經(jīng)過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力一定是NMNN C小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間D在磁場(chǎng)中小球能到達(dá)軌道的另一端最高處，在電場(chǎng)中小球不能到達(dá)軌道另一端最高處2地球大氣層外部有一層復(fù)雜的電離層，既分布有地磁場(chǎng)，也分布有電場(chǎng)假設(shè)某時(shí)刻在該空間中有一小區(qū)域存在如右圖所示的電場(chǎng)和磁場(chǎng)；電場(chǎng)的方向在紙面內(nèi)斜向左下方，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里此時(shí)一帶電宇宙粒子，恰以速度v垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)射入該區(qū)域，不計(jì)重力作用，則在該區(qū)域中

9、，有關(guān)該帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況可能的是()A仍做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)B立即向左下方偏轉(zhuǎn)C立即向右上方偏轉(zhuǎn) D可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)3（2009屆江蘇省百校高三樣本分析考試）9真空容器中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，一質(zhì)量為m，帶電量為q的帶電小球以速度在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)t0時(shí)刻小球在軌跡的最低點(diǎn)且重力勢(shì)能為零，電勢(shì)能也為零，那么，下列說(shuō)法正確的是（ ）A小球帶正電且順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，且機(jī)械能為C小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能隨時(shí)間的變化關(guān)系為D小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能隨時(shí)間的變化關(guān)系為4如圖示，板長(zhǎng)為l 的兩平行板間存在著豎直向下、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩平行板左邊邊緣的中心為原點(diǎn)O，有一正離子（重力不計(jì)），從O點(diǎn)以某一初速率v 沿x 軸射入電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，離開(kāi)兩場(chǎng)時(shí)的坐標(biāo)為 。求此離子的荷質(zhì)比。（水平向紙內(nèi)為z 軸正方向。）SS1S25（鹽城市2011屆高三第一次學(xué)情調(diào)研）如圖所示自上而下分為、二個(gè)區(qū)域，在、中分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域?qū)挾葹閐，區(qū)域中還分布有沿紙面豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m，電量為q的塵粒，從