带电粒子在复合场中的运动-高中物理专题(含解析)

带电粒子在复合场中的运动

目标：

1. 掌握带电粒子在电场、磁场中运动的特点

2. 理解复合场、组合场对带电粒子受力的分析。

重难点：

重点： 带电粒子在电场、磁场中运动的特点；带电粒子在复合场中受力分析

难点： 带电粒子在复合场中运动受力与运动结合。

知识：

知识点1 带电粒子在复合场中的运动

1．复合场的分类

(1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存．

(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或相邻或在同一区域电场、磁场交替出现． 2．带电粒子在复合场中的运动形式

(1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动．

(2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动．

(3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线． 易错判断

(1)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态．(×)

(2)带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动．(√)

(3)带电粒子在复合场中一定能做匀变速直线运动．(×)

知识点2 带电粒子在复合场中的运动实例

1．质谱仪

(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．

(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU ＝12mv 2.

粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB ＝m v 2r .

由以上两式可得r m ＝qr 2B 22U ， q m ＝2U B 2r 2.

2．回旋加速器

(1)构造：如图所示，D

1、D 2是半圆形金属盒，D 形盒的缝隙处接交流电源，D

形盒处于匀强磁场中．

(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁

场回旋，由qvB ＝mv 2r ，得E km ＝q 2B 2r 2

2m ，可见粒子获得的最大动能由磁感应

强度B 和D 形盒半径r 决定，与加速电压无关．

3．速度选择器

(1)平行板中电场强度E 和磁感应强度B 互相垂直．这种装置能把具有一定速度的

粒子选择出来，所以叫做速度选择器(如图所示)．

(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE ＝qvB ，即v ＝E/B.

4．磁流体发电机

(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能．

(2)根据左手定则，图中的B 是发电机正极．

(3)磁流体发电机两极板间的距离为L ，等离子体速度为v ，磁场的磁感应强度为

B ，则由qE ＝qU/L ＝qvB 得两极板间能达到的最大电势差U ＝BLv .

易错判断

(1)电荷在速度选择器中做匀速直线运动的速度与电荷的电性有关．(×)

(2)不同比荷的粒子在质谱仪磁场中做匀速圆周运动的半径不同．(√)

(3)粒子在回旋加速器中做圆周运动的半径、周期都随粒子速度的增大而增大．(×)

题型分类：

题型一 带电粒子在组合场中的运动

题型分析：

1．带电粒子在匀强电场、匀强磁场中可能的运动性质

2.“电偏转”和“磁偏转”的比较

3.常见模型

(1)从电场进入磁场

(2)从磁场进入电场

考向1 先电场后磁场

【例1】．(2018·哈尔滨模拟)如图所示，将某正粒子放射源置于原点O ，其向各个方向射出的粒子速度

大小均为v 0，质量均为m 、电荷量均为q ；在0≤y ≤d 的一、二象限范围内分布着一个匀强电场，方向与y 轴正向相同，在d

(1)电场强度E ；

(2)磁感应强度B ；

(3)粒子在磁场中运动的最长时间．(只考虑粒子第一次在磁场中的运动时

间)

[解析]

(1)沿x 轴正方向发射的粒子有：由类平抛运动基本规律得1.5d ＝v 0t, d ＝12at 2 a ＝qE m ，联立可得：E

＝8mv 209qd .

(2)沿x 轴正方向发射的粒子射入磁场时有：d ＝v y 2t,联立可得：v y ＝4

3v 0，

v ＝v 2x ＋v 2y ＝53v 0 方向与水平成53°，斜向右上方，据题意知该粒子轨迹恰与上边缘相切，则其余

粒子均达不到y ＝2d 边界，由几何关系可知：d ＝R ＋35R

根据牛顿第二定律得：Bqv ＝m v 2R

联立可得：B ＝8mv 03qd . (3)粒子运动的最长时间对应最大的圆心角，经过(1.5d ，d)恰与上边界相切的粒子轨迹对应的圆心角最大，由几何关系可知圆心角为：θ＝254°

粒子运动周期为：T ＝2πR v ＝3πd

4v 0

则时间为：t ＝θ360°T ＝127πd 240v 0.

考向2 先磁场后电场

【例2】．(2018·潍坊模拟)在如图所示的坐标系中，第一和第二象限(包括y 轴的正半轴)内存在磁感应

强度大小为B 、方向垂直xOy 平面向里的匀强磁场；第三和第四象限内存在平行于y 轴正方向、大小未知的匀强电场．p 点为y 轴正半轴上的一点，坐标为(0，l )；n 点为y 轴负半轴上的一点，坐标未知．现有一带正电的粒子由p 点沿y 轴正方向以一定的速度射入匀强磁场，该粒子经磁场偏转后以与x 轴正半轴成45°角的方向进入匀强电场，在电场中运动一段时间后，该粒子恰好垂直于y 轴经过n 点．粒子的重力忽略不计．求：

(1)粒子在p 点的速度大小；

(2)第三和第四象限内的电场强度的大小；

(3)带电粒子从由p 点进入磁场到第三次通过x 轴的总时间.

[解析] 粒子在复合场中的运动轨迹如图所示

(1)由几何关系可知rsin 45°＝l 解得r ＝2l 又因为qv 0B ＝m v 20r ，可解得

v 0＝2Bql m .

(2)粒子进入电场在第三象限内的运动可视为平抛运动的逆过程，设粒子射入电场坐标为(－x 1,0)，从

粒子射入电场到粒子经过n 点的时间为t 2，由几何关系知x 1＝(2＋1)l ，在n 点有v 2＝22v 1＝22v 0

由类平抛运动规律有(2＋1)l ＝22v 0t 2;22v 0＝at 2＝Eq m t 2

联立以上方程解得t 2＝2＋1m qB ，E ＝2－1

qlB 2m

. (3)粒子在磁场中的运动周期为T ＝2πm qB

粒子第一次在磁场中运动的时间为t 1＝58T ＝5πm 4qB

粒子在电场中运动的时间为2t 2＝2

2＋1m

qB

粒子第二次在磁场中运动的时间为t 3＝34T ＝3πm 2qB 故粒子从开始到第三次通过x 轴所用时间为t ＝t 1＋2t 2＋t 3＝(11π4＋22＋2)m qB .

【巩固】如图所示，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为E ，在第Ⅰ、Ⅳ象限内分别存在

如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等．有一个带电粒子以垂直于x 轴的初速度v 0从x 轴上的P 点进入匀强电场中，并且恰好与y 轴的正方向成45°角进入磁场，又恰好垂直于x 轴进入第Ⅳ象限的磁场．已知OP 之间的距离为d ，则带电粒子在磁场中第二次经过

x 轴时，在电场和磁场中运动的总时间为( )

A.7πd

2v 0

B.d v 0(2＋5π)

C.d v 0????2＋3π2

D.d v 0????2＋7π2

D [带电粒子的运动轨迹如图所示．由题意知，带电粒子到达y 轴时的速度v ＝2v 0，

这一过程的时间t 1＝d v 02

＝2d v 0.

又由题意知，带电粒子在磁场中的偏转轨道半径r ＝22d.

故知带电粒子在第Ⅰ象限中的运动时间为：t 2＝38×2πr v ＝32πd 2v ＝3πd

2v 0

带电粒子在第Ⅳ象限中运动的时间为：t 3＝12×2πr v ＝22πd v ＝2πd v 0故t 总＝d v 0????2＋7π2.故D 正确．

] 题型二 带电粒子在叠加场中的运动

考向1 电场、磁场叠加

【例3】(多选)(2018·临川模拟)向下的匀强电场和水平方向的匀强磁场正交的区域里， 一带电粒子从

a 点由静止开始沿曲线abc 运动到c 点时速度变为零，

b 点是运动中能够到达的最高点， 如图所示，若不计重力，下列说法中正确的是( )

A ．粒子肯定带负电， 磁场方向垂直于纸面向里

B ．a 、c 点处于同一水平线上

C ．粒子通过b 点时速率最大

D. 粒子达到c 点后将沿原路径返回到a 点

ABC [粒子开始受到电场力作用而向上运动，受到向右的洛伦兹力作用，则知电场力方向向上，故粒子带负电；根据左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里，故A 正确．将粒子在c 点的状态与a 点进行比较，c 点的速率为零，动能为零，根据能量守恒可知，粒子在c 与a 两点的电势能相等，电势

相等，则a 、c 两点应在同一条水平线上；由于在a 、c 两点粒子的状态(速度为零，电势能相等)相同，

粒子将在c 点右侧重现前面的曲线运动，因此，粒子是不可能沿原曲线返回a 点的，故B 正确，D 错误．根据动能定理得，粒子从a 运动到b 点的过程电场力做功最大，则b 点速度最大，故C 正确． 考向2 电场、磁场、重力场的叠加

【例4】(2017·全国Ⅰ卷)如图所示，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面

平行)，磁场方向垂直于纸面向里．三个带正电的微粒a 、b 、c 电荷量相等，质量分别为m a 、m b 、m c .已知在该区域内，a 在纸面内做匀速圆周运动，b 在纸面内向右做匀速直线运动，c 在纸面内向左做匀速直线运动．下列选项正确的是( )

A ．m a >m b >m c

B ．m b >m a >m c

C ．m c >m a >m b

D ．m c >m b >m a

B [设三个微粒的电荷量均为q ，

a 在纸面内做匀速圆周运动，说明洛伦兹力提供向心力，重力与电场力平衡，即

m a g ＝qE ①

b 在纸面内向右做匀速直线运动，三力平衡，则m b g ＝qE ＋qvB ②

c 在纸面内向左做匀速直线运动，三力平衡，则m c g ＋qvB ＝qE ③

比较①②③式得：m b >m a >m c ，选项B 正确．]

考向3 复合场中的动量、能量综合问题

【例5】(2018·南昌模拟)如图所示，带负电的金属小球A 质量为m A ＝0.2 kg ，电量为q ＝0.1 C ，小球B

是绝缘体不带电，质量为m B ＝2 kg ，静止在水平放置的绝缘桌子边缘，桌面离地面的高h ＝0.05 m ，桌子置于电、磁场同时存在的空间中，匀强磁场的磁感应强度B ＝2.5 T ，方向沿水平方向且垂直纸面向里，匀强电场电场强度E ＝10 N/C ，方向沿水平方向向左且与磁场方向垂直，小球A 与桌面间的动摩擦因数为μ＝0.4，A 以某一速度沿桌面做匀速直线运动，并与B 球发生正碰，设碰撞时间极

短，B 碰后落地的水平位移为0.03 m ，g 取10 m/s 2，求：

(1)碰前A 球的速度？

(2)碰后A 球的速度？

(3)若碰后电场方向反向(桌面足够长)，小球A 在碰撞结束后，到刚离开桌

面运动的整个过程中，合力对A 球所做的功.

[答案](1)2 m/s (2)1 m/s ，方向与原速度方向相反 (3)6.3 J

【例5-2】 (1)上题中，A 与B 的碰撞是弹性碰撞吗？为什么？

(2)在第(3)问中，根据现有知识和条件，能否求出电场力对A 球做的功？

提示：A 、B 碰前，只有A 有动能E kA ＝12m A v 2A1＝12×0.2×22 J ＝0.4 J

A 、

B 碰后，E kA ′＝12m A v 2A2＝12×0.2×12 J ＝0.1 J

E kB ＝12m B v 2B ＝12×2×0.32＝0.09 J

因E kA ＞E kA ′＋E kB

故A 、B 间的碰撞不是弹性碰撞．

提示：不能．因无法求出A 球的位移．

【巩固1】(多选)(2017·济南模拟)如图所示，在正交坐标系O -xyz 中，分布着电场和磁场(图中未画出)．在Oyz 平面的左方空间内存在沿y 轴负方向、磁感应强度大小为B 的匀强磁场；在Oyz 平面右方、Oxz 平面上方的空间内分布着沿z 轴负方向、磁感应强度大小也为B 的匀强磁场；在Oyz 平面右方、Oxz

平面下方分布着沿y 轴正方向的匀强电场，电场强度大小为aqB 2

4m .在t ＝0时刻，一个质量为m 、电荷量为＋q 的微粒从P 点静止释放，已知P 点的坐标为(5a ，－2a,0)，不计微粒的重力．则( ) A ．微粒第一次到达x 轴的速度大小为aqb

m

B ．微粒第一次到达x 轴的时刻为4m qB

C ．微粒第一次到达y 轴的位置为y ＝2a

D ．微粒第一次到达y 轴的时刻为????40＋5π2m qB

BD [微粒从P 点由静止释放至第一次到达y 轴的运动轨迹如图所示．释放后，

微粒在电场中做匀加速直线运动，由E ＝aqB 24m ，根据动能定理有Eq ·

2a ＝12mv 2，解得微粒第一次到达x 轴的速度v ＝aqB m ，又Eq m t 1＝v ，解得微粒第一次到达x

轴的时刻t 1＝4m qB ，故选项A 错误，B 正确；微粒进入磁场后开始做匀速圆周

运动，假设运动的轨道半径为R ，则有qvB ＝m v 2

R ，可得：R ＝a ，所以微粒到达y 轴的位置为y ＝a ，

选项C 错误；微粒在磁场中运动的周期T ＝2πR v ＝2πm qB ，则运动到达y 轴的时刻：t 2＝5t 1＋54T ，代

入得：t 2＝????40＋5π2m qB ，选项D 正确．]

【巩固2】 (多选)(2018·兰州模拟)如图所示，空间中存在一水平方向的匀强电场和一水平方向的匀强

磁场，磁感应强度大小为B ，电场强度大小为E ＝3mg q ，且电场方向和磁场方向相互垂直，在正交

的电磁场空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆，与电场正方向成60°夹角且处于竖直平面内，一质量为m ，带电量为q (q >0)的小球套在绝缘杆上，若小球沿杆向下的初速度为v 0时，小球恰好做匀速直线运动，已知重力加速度大小为g ，小球电荷量保持不变，则以下说法正确的是( )

A ．小球的初速度v 0＝mg 2qB

B ．若小球沿杆向下的初速度v ＝mg qB ，小球将沿杆做加速度不断增

大的减速运动，最后停止

C ．若小球沿杆向下的初速度v ＝3mg qB ，小球将沿杆做加速度不断减

小的减速运动，最后停止

D. 若小球沿杆向下的初速度v ＝4mg qB ，则从开始运动到稳定过程中，

小球克服摩擦力做功为6m 3g 2

q 2B 2

BD

题型三 带电粒子在复合场中运动的常见实例

考向1 回旋加速器的工作原理

【例6】(多选)(2018·成都模拟)粒子回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D 形金属盒的半

径为R ，两金属盒间的狭缝很小，磁感应强度为B 的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频率交流电的频率为f ，加速器的电压为U ，若中心粒子源处产生的质子质量为m ，电荷量为＋e ，在加速器中被加速．不考虑相对论效应，则下列说法正确是( )

A ．质子被加速后的最大速度不能超过2πRf

B ．加速的质子获得的最大动能随加速器的电压U 增大而增大

C ．质子第二次和第一次经过

D 形盒间狭缝后轨道半径之比为2∶1

D ．不改变磁感应强度B 和交流电的频率f ，该加速器也可加速其它粒子

AC [质子出回旋加速器时速度最大，此时的半径为R ，最大速度为：v ＝2πR T ＝2πRf ，故A 正确；

根据qvB ＝m v 2R 得，v ＝qBR m ，则粒子的最大动能E km ＝12mv 2＝q 2B 2R 22m ，与加速器的电压无关，故B 错误；

粒子在加速电场中做匀加速运动，在磁场中做匀速圆周运动，根据qU ＝12mv 2，得v ＝2qU m ，质子

第二次和第一次经过D 形盒狭缝的速度比为2∶1，根据r ＝mv qB ，则半径比为2∶1，故C 正确；

带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等，根据T ＝2πm

qB 知，换用其它粒子，粒子的比荷变化，周期变化，回旋加速器需改变交流电的频率才能加速其它粒子，故D 错误．故选AC.]

考向2 速度选择器的工作原理

【例7】在如图所示的平行板器件中，电场强度E 和磁感应强度B 相互垂直．一带电粒子(重力不计)从

左端以速度v 沿虚线射入后做直线运动，则该粒子( )

A ．一定带正电

B ．速度v ＝E B

C ．若速度v ＞E B ，粒子一定不能从板间射出

D ．若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动

B

考向3 质谱仪的工作原理

【例7】质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图，现

利用质谱仪对氢元素进行测量．让氢元素三种同位素的离子流从容器A 下方的小孔S 无初速度飘入电势差为U 的加速电场．加速后垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D 上，形成a 、b 、c 三条“质谱线”．则下列判断正确的是( )

A ．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚

B ．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚

C ．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚

D ．a 、b 、c 三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚

A [离子通过加速电场的过程，有qU ＝12mv 2，因为氕、氘、氚三种离子的电量相同、质量依次增大，

故进入磁场时动能相同，速度依次减小，故A 项正确，B 项错误；由T ＝2πm qB 可知，氕、氘、氚三种离子在磁场中运动的周期依次增大，又三种离子在磁场中运动的时间均为半个周期，故在磁场中

运动时间由大到小排列依次为氚、氘、氕，C 项错误；由qvB ＝m v 2R 及qU ＝12mv 2，可得R ＝1B 2mU q ，

故氕、氘、氚三种离子在磁场中的轨道半径依次增大，所以a 、b 、c 三条“质谱线”依次对应氚、氘、氕，D 项错误．]

【巩固3】(多选)如图所示，含有11H 、21H 、42He 的带电粒子束从小孔O 1处射入速度选择器，沿直线O 1O 2

运动的粒子在小孔O 2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P 1、P 2两

点．则( )

A ．打在P 1点的粒子是42He

B ．打在P 2点的粒子是21H 和42He

C ．O 2P 2的长度是O 2P 1长度的2倍

D ．粒子在偏转磁场中运动的时间都相等

BC [通过同一速度选择器的粒子具有相同的速度，故11H 、21H 、42He 的速度相等，由牛顿第二定律得qvB 2＝m v 2R ，解得R ＝mv qB 2，由此可知，设质子的质量为m ，质子带电量为q ，11H 的半径R 1

＝mv qB 2，21H 的半径R 2＝2mv qB 2，42He 的半径R 3＝2mv qB 2，故打在P 1点的粒子是11H ，打在P 2点的粒子是21

H 和42He ，选项

A 错误，

B 正确；O 2P 1＝2R 1＝2mv qB 2，O 2P 2＝2R 2＝4mv qB 2，故O 2P 2＝2O 2P 1，选项C

正确；粒子在磁场中运动的时间t ＝T 2＝πm qB ，11H 运动的时间与21H 和42He 运动的时间不同，选项D 错误．故选B 、C.]

基础练习：

考查点：速度选择器

1．如图所示，一束质量、速度和电荷不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度

选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A 、B 两束，下列说法中正确的是( )

A ．组成A 束和

B 束的离子都带负电

B ．组成A 束和B 束的离子质量一定不同

C ．A 束离子的比荷大于B 束离子的比荷

D ．速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外

[答案] C

考查点：磁流体发电机

2．(多选)磁流体发电机是利用洛伦兹力的磁偏转作用发电的．A 、B 是两块处在磁场中互相平行的金属

板，一束在高温下形成的等离子束(气体在高温下发生电离，产生大量的带等量异种电荷的粒子)射入磁场．下列说法正确的是( )

A ．

B 板是电源的正极

B ．A 板是电源的正极

C ．电流从上往下流过电流表

D ．电流从下往上流过电流表

[答案] AD

考查点：电磁流量计

3．如图所示，电磁流量计的主要部分是柱状非磁性管．该管横截面是边长为d 的正方形，管内有导电

液体水平向左流动．在垂直于液体流动方向上加一个水平指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B .现测得液体上下表面a 、b 两点间的电势差为U .则管内导电液体的流量Q (流量是指流过该管的液体体积与所用时间的比值)为( )

A.Ud B

B.Ud 2B

C.U Bd

D.d BU

[答案] A

考查点：质谱仪

4． A 、B 是两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷、不同的质量．为测定它们的质量比，使它们

从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上．如果从底片上获知A 、B 在磁场中运动轨迹的直径之比是d 1∶d 2，则A 、B 的质量之比为( )

A ．d 21∶d 22

B ．d 1∶d 2

C ．d 22∶d 21

D ．d 2∶d 1 [答案] A

分类巩固：

带电粒子在组合场中的运动

1．如图所示，某种带电粒子由静止开始经电压为U 1的电场加速后，射入水平放置、电势差为U 2的两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的M 、N 两点间的距离d 随着U 1和U 2的变化情况为(不计重力，不考虑边缘效应)( )

A ．d 随U 1变化，d 与U 2无关

B ．d 与U 1无关，d 随U 2变化

C ．d 随U 1变化，d 随U 2变化

D ．d 与U 1无关，d 与U 2无关

A [带电粒子在电场中做类平抛运动，可将射出电场的粒子速度v 分解成初速度方向与加速度方

向，设出射速度与水平夹角为θ，则有：v 0v ＝cos θ

而在磁场中做匀速圆周运动，设运动轨迹对应的半径为R ，由几何关系得，半径与直线MN 夹角

正好等于θ，则有：d 2R ＝cos θ，所以d ＝2Rv 0v ，又因为半径公式R ＝mv Bq ，则有d ＝2mv 0Bq ＝2B 2mU 1q .

故d 随U 1变化，d 与U 2无关，故A 正确，B 、C 、D 错误．]

2．(多选)(2017·烟台模拟)如图所示，在x 轴上方有沿y 轴负方向的匀强电场，电场强度为E ，在x 轴下方的等腰直角三角形CDM 区域内有垂直于xOy 平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B ，其中C 、D 在x 轴上，它们到原点O 的距离均为a .现将质量为m 、电荷量为＋q 的粒子从y 轴上的P 点由静止释放，设P 点到O 点的距离为h ，不计重力作用与空气阻力的影响．下列说法正确的是( )

A ．若粒子垂直于CM 射出磁场，则h ＝

B 2a 2q 2mE

B ．若粒子垂直于CM 射出磁场，则h ＝B 2a 2q 8mE

C ．若粒子平行于x 轴射出磁场，则h ＝B 2a 2q 2mE

D ．若粒子平行于x 轴射出磁场，则h ＝B 2a 2q 8m

E AD [粒子在电场中加速，有qEh ＝12mv 20.在磁场中做圆周运动，

若粒子垂直于CM 射出磁场，则轨迹所对的圆心角θ＝45°，半径R ＝a ，由洛伦兹力提供向心力，有qv 0B ＝mv 20R ，得R ＝mv 0qB ，联立以上各式得h ＝B 2a 2q 2mE ，A 正确；若粒子平行于x 轴射出磁场，则轨迹所对的圆心有θ＝90°，半径R ＝a 2，同理可得h ＝B 2a 2q 8mE ，D 正确．]

3．(2018·银川模拟)如图所示，AB 、CD 间的区域有竖直向上的匀强电场，在CD 的右侧有一与CD 相切于M 点的圆形有界匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．一带正电粒子自O 点以水平初速度v 0正对P 点进入该电场后，从M 点飞离CD 边界，再经磁场偏转后又从N 点垂直于CD 边界回到电场区域，

并恰能返回O 点．已知OP 间距离为d ，粒子质量为m ，电荷量为q ，电场强度大小E ＝3mv 20qd ，不

计粒子重力．试求：

(1)

M 、N 两点间的距离；

(2)磁感应强度的大小和圆形匀强磁场的半径；

(3)粒子自O 点出发到回到O 点所用的时间．

[解析](1)据题意，作出带电粒子的运动轨迹，如图所示：

粒子从O 到M 的时间：t 1＝d v 0；粒子在电场中加速度：a ＝qE m ＝3v 20d

故PM 间的距离为：PM ＝12at 21＝32d

粒子在M 点时竖直方向的速度：v y ＝at 1＝3v 0

粒子在M 点时的速度：v ＝v 20＋v 2y ＝2v 0

速度偏转角正切：tan θ＝v y v 0＝ 3 ,故θ＝60°

粒子从N 到O 点时间：t 2＝d 2v 0，粒子从N 到O 点过程的竖直方向位移：y ＝12at 22

故P 、N 两点间的距离为：PN ＝y ＝38d.所以MN ＝PN ＋PM ＝538 d.

(2)由几何关系得：Rcos 60°＋R ＝MN ＝538d,可得半径：R ＝5312d

由qvB ＝m v 2R 解得：B ＝83mv 05qd ；由几何关系确定区域半径为：R ′＝2Rcos 30°，即R ′＝54d.

(3)O 到M 的时间：t 1＝d v 0;N 到O 的时间：t 2＝d 2v 0 在磁场中运动的时间：t 3＝4π

3R 2v 0＝53πd

18v 0

无场区运动的时间：t 4＝Rcos 30°2v 0＝5d 16v 0;t ＝t 1＋t 2＋t 3＋t 4＝29d 16v 0＋53πd

18v 0.

带电物体在叠加场中的运动

4．如图所示，界面MN 与水平地面之间有足够大且正交的匀强磁场B 和匀强电场E ，磁感线和电场线

都处在水平方向且互相垂直．在MN 上方有一个带正电的小球由静止开始下落，经电场和磁场到达水平地面．若不计空气阻力，小球在通过电场和磁场的过程中，下列说法中正确的是( ) A ．小球做匀变速曲线运动

B ．小球的电势能保持不变

C ．洛伦兹力对小球做正功

D ．小球的动能增量等于其电势能和重力势能减少量的总和

D [带电小球在刚进入复合场时受力如图所示，则带电小球进入复合场后

做曲线运动，因为速度会发生变化，洛伦兹力就会跟着变化，所以不可能

是匀变速曲线运动，选项A 错误；根据电势能公式E p ＝q φ，知只有带电

小球竖直向下做直线运动时，电势能保持不变，选项B 错误；根据洛伦兹

力的方向确定方法知，洛伦兹力方向始终和速度方向垂直，所以洛伦兹力

不做功，选项C 错误；从能量守恒角度知道选项D 正确．]

5. (2017·桂林模拟)如图所示，空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，图中虚线为匀强电场的等

势线，一不计重力的带电粒子在M 点以某一初速度垂直等势线进入正交电磁场中，运动轨迹如图所示(粒子在

N

点的速度比在

M

点的速度大)．则下列说法正确的是( )

A ．粒子一定带正电

B ．粒子的运动轨迹一定是抛物线

C ．电场线方向一定垂直等势面向左

D ．粒子从M 点运动到N 点的过程中电势能增大

C [根据粒子在电、磁场中的运动轨迹和左手定则可知，粒子一定带负电，选项A 错误；由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故粒子受到的合力是变力，而物体只有在恒力作用下做曲线运动时，轨迹才是抛物线，选项B 错误；由于空间只存在电场和磁场，粒子的速度增大，说明在此过程中电场力对带电粒子做正功，则电场线方向一定垂直等势面向左，选项C 正确；电场力做正功，电势能减小，选项

D 错误．]

6．如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场相互垂直．在电

磁场区域中，有一个光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球．O 点为圆环的圆心，a 、b 、c 为圆环上的三个点，a 点为最高点，c 点为最低点， bd 沿水平方向．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端a 点由静止释放，下列判断正确的是( )

A ．当小球运动到c 点时，洛伦兹力最大

B ．小球恰好运动一周后回到a 点

C ．小球从a 点运动到b 点，重力势能减小，电势能减小

D ．小球从b 点运动到c 点，电势能增大，动能增大

C [电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方45°，由于合力是恒力，故类似于新的重力，所以ad 弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点”．关于圆心对称的位置(即bc 弧的中点)就是“最低点”，速度最大，此时洛伦兹力最大；由于a 、d 两点关于新的最高点对称，若从a 点静止释放，最高运动到d 点，故A 、B 错误．从a 到b ，重力和电场力都做正功，重力势能和电势能都减少，故C 正确．小球从b 点运动到c 点，电场力做负功，电势能增大，但由于bc 弧的中点速度最大，所以动能先增大后减小，故

D 错误．所以C 正确，A 、B 、D 错误．]

7．(多选)(2018·哈尔滨模拟)如图所示，空间同时存在竖直向上的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为

B ，电场强度为E .一质量为m ，电量为q 的带正电小球恰好处于静止状态，现在将磁场方向顺时针旋转30°，同时给小球一个垂直磁场方向斜向下的速度v ，则关于小球的运动，下列说法正确的是( )

A ．小球做匀速圆周运动

B ．小球运动过程中机械能守恒

C ．小球运动到最低点时电势能增加了mgv 2Bq

D ．小球第一次运动到最低点历时πm

2qB

AD [小球在复合电磁场中处于静止状态，只受两个力作用，即重力和电场力且两者平衡．当把磁场顺时针方向倾斜30°，且给小球一个垂直磁场方向的速度v ，则小球受到的合力就是洛伦兹力，且与速度方向垂直，所以带电粒子将做匀速圆周运动，选项A 正确．由于带电粒子在垂直于纸面的倾斜平面内做匀速圆周运动，运动过程中受到电场力要做功，所以机械能不守恒，选项B

错误．电场力从开始到最低点克服电场力做功为W ＝EqRsin 30°＝mg ×mv Bq ×12＝m 2gv 2Bq ，所以电势

能的增加量为m 2gv 2Bq ，选项C 错误．小球第一次运动到低点的时间为14T ＝πm 2Bq ，所以选项D 正确．故

选AD.]

8．(2018·泉州模拟)如图所示，PR 是一长为L ＝0.64 m 的绝缘平板固定在水平地面上，挡板R 固定在

平板的右端．整个空间有一个平行于PR 的匀强电场E ，在板的右半部分有一个垂于纸面向里的匀

强磁场B ，磁场的宽度0.32 m ．一个质量m ＝0.50×10－3 kg 、带电荷量为q ＝5.0×10－2 C 的小物体，

从板的P 端由静止开始向右做匀加速运动，从D 点进入磁场后恰能做匀速直线运动．当物体碰到挡板R 后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场(不计撤掉电场对原磁场的影响，整个过程中小物体的电量保持不变)，物体返回时在磁场中仍作匀速运动，离开磁场后做减速运动，停在C 点，PC ＝L /4.若物体

与平板间的动摩擦因数μ＝0.20, g 取10 m/s 2.

(1)判断电场的方向及物体带正电还是带负电；

(2)求磁感应强度B 的大小；

(3)求物体与挡板碰撞过程中损失的机械能．

[解析](1)物体由静止开始向右做匀加速运动，说明电场力向右且大于摩擦力．进入磁场后做匀速直线运动，说明它受的摩擦力增大，即证明它受的洛伦兹力方向向下，由左手定则判断物体带负电，由其受力方向向右判断电场方向向左.

(2)设物体被挡板弹回后做匀速直线运动的速度为v 2，从离开磁场到停在C 点的过程中，由动能定

理有－μmg L 4＝0－12mv 22 即v 2＝0.80 m/s

物体在磁场中向左做匀速直线运动，受力平衡，有mg ＝Bqv 2，有B ＝0.125 T.

(3)设从D 点进入磁场时的速度为v 1，由动能定理有qE L 2－μmg L 2＝12mv 21

物体从D 点到R 做匀速直线运动，有qE ＝μ(mg ＋Bqv 1)，有v 1＝1.6 m/s

小物体撞击挡板损失的机械能为ΔE ＝12mv 21－12mv 22＝4.8×10－4 J.

[答案](1)电场方向向左 负电 (2)0.125 T (3)4.8×10－4 J

带电粒子在复合场运动的实际应用

9．如图所示为研究某种带电粒子的装置示意图，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直线射到荧光

屏上的O 点，出现一个光斑．在垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B 的匀强磁场后，粒子束发生偏转，沿半径为r 的圆弧运动，打在荧光屏上的P 点，然后在磁场区域再加一竖直向下，场强大小为E 的匀强电场，光斑从P 点又回到O 点，关于该粒子(不计重力)，下列说法正确的是( )

A ．粒子带负电

B ．初速度为v ＝B E

C ．比荷为q m ＝B 2r E

D ．比荷为q m ＝

E B 2r

D [垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B 的匀强磁场后，粒子束打在荧光屏上的P 点，

根据左手定则可知，粒子带正电，选项A 错误；当电场和磁场同时存在时qvB ＝Eq ，解得v ＝E B ，

选项B 错误；在磁场中时，由qvB ＝m v 2r ，可得：q m ＝v rB ＝E B 2r ，故选项D 正确，C 错误．故选D.]

10．据报道，我国实施的“双星”计划发射的卫星中放置了一种“磁强计”，用于测定地磁场的磁感应

强度等研究项目．磁强计的原理如图所示：电路中有一段金属导体，它的横截面是宽为a 、高为b 的长方形，放在沿y 轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x 正方向、大小为I 的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n ，电子电量为e .金属导电过程中，自由电子做定向移动可视为匀速运动．若测出金属导体前后两个侧面间(z ＝a 为前侧面，z ＝0为后侧面)的电势差为U ，那么( )

A ．前侧面电势高，

B ＝nebU I

B ．前侧面电势高，B ＝neaU I

C ．后侧面电势高，B ＝nebU I

D ．后侧面电势高，B ＝neaU I

C [电子定向移动形成电流，根据电流的方向得出电子定向移动的方向，根据左手定则，判断出电子的偏转方向，在前后两侧面间形成电势差，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下平衡，根据平衡求出磁感应强度的大小．电子定向移动的方向沿x 轴负向，所以电子向前侧面偏转，则前侧面带负电，后侧面失去电子带正电，后侧面的电势较高，当金属导体中自由电子定向移动时受洛伦兹力作用向前侧面偏转，使得前后两侧面间产生电势差，当电子所受的电场力与洛伦兹力平

衡时，前后两侧面间产生恒定的电势差．因而可得eU a ＝Bev ，q ＝n(abvt)e ，I ＝q t ＝neabv ，由以上

几式解得磁场的磁感应强度B ＝nebU I ，故C 正确．]

11．回旋加速器的核心部分是真空室中的两个相距很近的D 形金属盒．把它们放在匀强磁场中，磁场

方向垂直于盒面向下．连接好高频交流电源后，两盒间的窄缝中能形成匀强电场，带电粒子在磁场中做圆周运动，每次通过两盒间的窄缝时都能被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置引出，

如果用同一回旋加速器分别加速氚核(31H) 和粒子(24He)，比较它们所需的高

频交流电源的周期和引出时的最大动能，下列说法正确的是( )

A ．加速氚核的交流电源的周期较大；氚核获得的最大动能较大

B ．加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较大

C ．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小

D ．加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较小

C [带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据T ＝2πm qB ，知氚核(31

H)的质量与电量的比值大于α粒子(42He)，

所以氚核在磁场中运动的周期大，则加速氚核的交流电源的周期较大．根据qvB ＝m v 2r 得，最大速度v ＝qBr m ，则最大动能E km ＝12mv 2＝q 2B 2r 22m ，氚核的质量是α粒子的34倍，氚核的电量是α粒子的12倍，则氚核的最大动能是α粒子的13倍，即氚核的最大动能较小．故C 正确，A 、B 、D 错误．]

12．(多选)(2018·银川模拟)利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域．如图

甲所示是霍尔元件的工作原理示意图，实验表明，铜以及大多数金属的载流子是带负电荷的电子，但锌中的载流子带的却是正电．自行车的速度计的工作原理主要依靠的就是安装在自行车前轮上的一块磁铁，轮子每转一周，这块磁铁就靠近霍尔传感器一次，这样便可测出某段时间内的脉冲数．若自行车前轮的半径为R 、磁铁到轴的距离为r ，下列说法正确的是( )

A ．若霍尔元件材料使用的是锌，通入如图甲所示的电流后，C 端电势高于D 端电势

B ．当磁铁从如图乙所示的位置逐渐靠近霍尔传感器的过程中，

C 、

D 间的电势差越来越大 C ．若自行车骑行过程中单位时间测得的脉冲数为N ，此时的骑行速度为2πNr

D ．由于前轮漏气，导致前轮半径比录入到速度计中的参数偏小，则速度计测得的骑行速度偏大 ABD [若霍尔元件材料使用的是锌，则载流子带正电，通入如图甲所示的电流后，根据左手定

则可知，正电荷受力向左，故C 端电势高于D 端电势，选项A 正确；根据U d q ＝qvB ，可知U ＝Bdv ，

则当磁铁从如图乙所示的位置逐渐靠近霍尔传感器的过程中，B 逐渐变大，则C 、D 间的电势差越来越大，选项B 正确；自行车骑行过程中单位时间测得的脉冲数为N ，此时的骑行速度为2πRN ，选项C 错误；由于前轮漏气，导致前轮半径比录入到速度计中的参数偏小，则前轮转动的角速度会偏大，则单位时间测得的脉冲数偏大，则速度计测得的骑行速度偏大，选项D 正确．故选A 、B 、D.]

高中物理专题复习之运动学

高中物理专题复习——运动学 ［知识要点复习］ 1.位移（s）：描述质点位置改变的物理量，是矢量，方向由初位置指向末位置，大小是从初位置到末位置的直线长度。 2.速度（v）：描述物体运动快慢和方向的物理量，是矢量。 做变速直线运动的物体，在某段时间内的位移与这段时间的比值叫做这段时间内平均速度。 它只能粗略描述物体做变速运动的快慢。 瞬时速度（v）：运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，瞬时速度的大小叫速率，是标量。 3.加速度（a）：描述物体速度变化快慢的物理量，它的大小等于 矢量，单位m/s2。 4.路程（L ）：物体运动轨迹的长度，是标量。 5.匀速直线运动的规律及图像 （1）速度大小、方向不变 （2）图象 6.匀变速直线运动的规律 （1）加速度a 的大小、方向不变

2）图像 7.自由落体运动只在重力作用下，物体从静止开始的自由运动。 8.牛顿第一运动定律一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止，这叫牛顿第一运动定律。 惯性：物体保持原匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况及运动情况无关；惯性的大小由物体的质量决定，质量大，惯性大。 9.牛顿第二运动定律物体加速度的大小与所受合外力成正比，与物体质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。 10.牛顿第三运动定律两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在一条直线上。作用力与反作用力大小相等，性质相同，同时产生，同时消失，方向不同、作用在两个不同且相互作用的物体上，可概括为“三同，两不同”。 11.超重与失重：当系统具有竖直向上的加速度时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于其重力的现象叫超重；当系统具有竖直向下的加速度时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于其重力的现象叫失重。 12. 曲线运动的条件物体所受合外力的方向与它速度方向不在同一直线，即加速度方向与速度方向不在同一直线。 若用θ表示加速度a 与速度v0的夹角，则有：0°<θ<90°，物体做速率变大的曲线运动；θ＝90°时，物体做速率不变的曲线运动；90° <θ<180°时，物体做速率减小的曲线运动。 13.运动的合成与分解 （1）合运动与分运动的关系 a.等时性：合运动与分运动经历的时间相等； b.独立性：一个物体同时参与了几个分运动，各分运动独立进行，不受其它分运动的影响。 c.等效性：各分运动叠加起来与合运动规律有完全相同的效果。 （2）运动的合成与分解的运算法则遵从平行四边形定则，运动的合成与分解是指位移、速度、加速度的合成与分解。 （3）运动分解的原则

带电粒子在复合场中的运动 高中物理专题 含解析

带电粒子在复合场中的运动目标： 1. 掌握带电粒子在电场、磁场中运动的特点 2. 理解复合场、组合场对带电粒子受力的分析。 重难点： 重点：带电粒子在电场、磁场中运动的特点；带电粒子在复合场中受力分析 难点：带电粒子在复合场中运动受力与运动结合。 知识： 知识点1 带电粒子在复合场中的运动 1．复合场的分类 (1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存．

(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或相邻或在同一区域电场、磁场交替出现． 2．带电粒子在复合场中的运动形式 (1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线 运动． (2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的 作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动． (3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一直线 上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线． 易错判断 (1)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态．(×) (2)带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动．(√) (3)带电粒子在复合场中一定能做匀变速直线运动．(×) 知识点2 带电粒子在复合场中的运动实例 1．质谱仪 (1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成． (2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU ＝1 2mv 2. 粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB ＝m v 2 r . 由以上两式可得r ＝1 B 2mU q ， m ＝qr 2B 22U ， q m ＝2U B r . 2．回旋加速器 (1)构造：如图所示，D 1、D 2是半圆形金属盒，D 形盒的缝隙处接交流电源，D 形 盒处于匀强磁场中． (2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁 场回旋，由qvB ＝mv 2r ，得E km ＝q 2B 2r 2 2m ，可见粒子获得的最大动能由磁感应强

高中物理带电粒子在复合场中的运动真题汇编

一、带电粒子在复合场中的运动专项训练 1．如图所示，以两虚线为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场，宽度为 d ，两侧为相同的匀强磁场，方向垂直纸面向里．一质量为m 、带电量q +、重力不计的 带电粒子，以初速度1v 垂直边界射入磁场做匀速圆周运动，后进入电场做匀加速运动，然后第二次进入磁场中运动，此后粒子在电场和磁场中交替运动．已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍，以此类推．求： （1）粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功1W （2）粒子第n 次经过电场时电场强度的大小n E （3）粒子第n 次经过电场所用的时间n t （4）假设粒子在磁场中运动时，电场区域场强为零．请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中，电场强度随时间变化的关系图线（不要求写出推导过程，不要求标明坐标刻度值）． 【来源】河北省衡水中学滁州分校2018届高三上学期全真模拟物理试题 【答案】（1）2 1132 mv W = （2）21(21)2n n mv E qd +=（3）12(21)n d t n v =+ （4）如图； 【解析】 （1）根据mv r qB =，因为212r r =，所以212v v =，所以22 1211122 W mv mv =-, （2） = ， ，所以 ． （3），，所以． (4)

2．如图所示，在平面直角坐标系xOy 中的第一象限内存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于坐标平面向里的有界矩形匀强磁场区域(图中未画出)；在第二象限内存在沿x 轴负方向的匀强电场。一粒子源固定在x 轴上坐标为(),0L -的A 点。粒子源沿y 轴正方向释放出速度大小为0v 的电子，电子通过y 轴上的C 点时速度方向与y 轴正方向成45α=角，电子经过磁场偏转后恰好垂直通过第一象限内与x 轴正方向成15β=角的射线OM 已知电子的质量为m ，电荷量为e ，不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用)。求： ()1匀强电场的电场强度E 的大小； ()2电子在电场和磁场中运动的总时间t ()3矩形磁场区域的最小面积min S 。 【来源】湖南省怀化市2019年高考物理一模物理试题 【答案】(1)20 2mv eL ；(2)0223L m v eB π+；203()mv eB 【解析】 【详解】 ()1电子从A 到C 的过程中，由动能定理得：2 20112 2 C eEL mv mv =- 0cos45C v v = 联立解得：2 2mv E eL =

高一物理复习运动学专题复习

高一物理运动学专题复习 知识梳理： 一、机械运动 一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动，简称运动，它包括平动、转动和振动等运动形式． 二、参照物 为了研究物体的运动而假定为不动的物体，叫做参照物． 对同一个物体的运动，所选择的参照物不同，对它的运动的描述就会不同，灵活地选取参照物会给问题的分析带来简便；通常以地球为参照物来研究物体的运动． 三、质点 研究一个物体的运动时，如果物体的形状和大小属于无关因素或次要因素，对问题的研究没有影响或影响可以忽略，为使问题简化，就用一个有质量的点来代替物体．用来代管物体的有质量的做质点．像这种突出主要因素，排除无关因素，忽略次要因素的研究问题的思想方法，即为理想化方法，质点即是一种理想化模型． 四、时刻和时间 时刻：指的是某一瞬时．在时间轴上用一个点来表示．对应的是位置、速度、动量、动能等状态量． 时间：是两时刻间的间隔．在时间轴上用一段长度来表示．对应的是位移、路程、冲量、功等过程量．时间间隔=终止时刻－开始时刻。 五、位移和路程 位移：描述物体位置的变化，是从物体运动的初位置指向末位置的矢量． 路程：物体运动轨迹的长度，是标量．只有在单方向的直线运动中，位移的大小才等于路程。 六、速度 描述物体运动的方向和快慢的物理量． 1．平均速度：在变速运动中，物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内的平均速度，即V ＝S/t ，单位：m ／ s ，其方向与位移的方向相同．它是对变速运动的粗略描述．公式V =（V 0＋V t ）/2只对匀变速直线运动适用。 2．瞬时速度：运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧．瞬时速度是对变速运动的精确描述．瞬时速度的大小叫速率，是标量． 3．速率：瞬时速度的大小即为速率； 4．平均速率：质点运动的路程与时间的比值，它的大小与相应的平均速度之值可能不相同。 七、匀速直线运动 1．定义：在相等的时间里位移相等的直线运动叫做匀速直线运动． 2．特点：a ＝0，v=恒量． 3．位移公式：S ＝vt ． 八、加速度 1．加速度的物理意义：反映运动物体速度变化快慢．．．．．． 的物理量。 加速度的定义：速度的变化与发生这一变化所用的时间的比值，即a = t v ??=t v v ?-1 2。 加速度是矢量。加速度的方向与速度方向并不一定相同。 2．加速度与速度是完全不同的物理量，加速度是速度的变化率。所以，两者之间并不存在“速度大加速度也大、速度为0时加速度也为0”等关系，加速度和速度的方向也没有必然相同的关系，加速直线运

高中物理复合场专题复习(有界磁场)

习题课一 带电粒子在匀强磁场中的运动 一、带电粒子在直线边界磁场中的运动 1.基本问题 【例题1】如图所示,一束电子(电量为e)以速度V 垂直射入磁感应强度为B 、宽度为d 的匀强磁场,穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300 .求: (1)电子的质量m (2)电子在磁场中的运动时间t 【小结】处理带电粒子在匀强磁场中的运动的方法： 1、 找圆心、画轨迹（利用F ⊥v 或利用弦的中垂线）； 2、 定半径（几何法求半径或向心力公式求半径） 3、 求时间（t= 0360θ ×Ｔ或t= v s ） 注意：带电粒子在匀强磁场中的圆周运动具有对称性。 ① 带电粒子如果从一直线边界进入又从该边界射出，则其轨迹关于入射点和出射点线段的中垂线对称，入射速度方向、出射速度方向与边界的夹角相等； ② 在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出。 2.应用对称性可以快速地确定运动的轨迹。 【例题2】如图—所示，在y ＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy 平面并指向纸面外，磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度υ0从O 点射入磁场，入射方向在xy 平面内，与x 轴正向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O 点的距离为l ，求该粒子的电量和质量之比 m q 。 【审题】本题为一侧有边界的匀强磁场，粒子从一侧射入，一定从边界射出，只要根据对称规律①画出轨迹，并应用弦切角等于回旋角的一半，构建直角三角形即可求解。 【解析】根据带电粒子在有界磁场的对称性作出轨迹，如图9-5所示，找出圆心A ，向x 轴作垂线，垂足为H ，由与几何关系得： R L s i n θ=1 2 ① 带电粒子在磁场中作圆周运动，由 qv B mv R 00 2 = 解得R mv qB = ② ①②联立解得 q m v LB =20sin θ 【总结】在应用一些特殊规律解题时，一定要明确规律适用的条件，准确地画出轨迹是关键。 2qBd m v = 303603d t T v π= =

重点高中物理运动学专题

重点高中物理运动学专题

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运动学 第一讲基本知识介绍 一．基本概念 1．质点 2．参照物 3．参照系——固连于参照物上的坐标系（解题时要记住所选的是参照系，而不仅是一个点） 4．绝对运动，相对运动，牵连运动：v 绝=v 相 +v 牵 二．运动的描述 1．位置：r=r(t) 2．位移：Δr=r(t+Δt)－r(t) 3．速度：v=lim Δt→0 Δr/Δt.在大学教材中表述为：v=d r/dt, 表示r对t 求导数 ４．加速度a=a n +a τ。 a n :法向加速度，速度方向的改变率，且a n =v2/ρ,ρ叫 做曲率半径，（这是中学物理竞赛求曲率半径的唯一方法）a τ : 切向加速度，速度大小的改变率。a=d v/dt 5．以上是运动学中的基本物理量，也就是位移、位移的一阶导数、位移的二阶导数。可是三阶导数为什么不是呢？因为牛顿第二定律是F=ma,即直接和加速度相联系。（a对t的导数叫“急动度”。） 6．由于以上三个量均为矢量，所以在运算中用分量表示一般比较 好 三．等加速运动 v(t)=v 0+at r(t)=r +v t+1/2 at2 一道经典的物理问题：二次世界大战中物理学家曾 经研究，当大炮的位置固定，以同一速度v 沿各种角度发射，问：当飞机在哪一区域飞行之外时，不会有危险？（注：结论是这一区域为一抛物线，此抛物线是所有炮弹抛物线的 包络线。此抛物线为在大炮上方h=v2/2g处，以v 平抛物体的轨迹。） 练习题： 一盏灯挂在离地板高l 2,天花板下面l 1 处。灯泡爆裂，所有碎片以同样大小 的速度v 朝各个方向飞去。求碎片落到地板上的半径（认为碎片和天花板的碰撞是完全弹性的，即切向速度不变，法向速度反向；碎片和地板的碰撞是完全非弹性的，即碰后静止。） 四．刚体的平动和定轴转动 1．我们讲过的圆周运动是平动而不是转动 2．角位移φ=φ（t）, 角速度ω=dφ/dt , 角加速度ε=dω/dt 3．有限的角位移是标量，而极小的角位移是矢量 4．同一刚体上两点的相对速度和相对加速度 两点的相对距离不变，相对运动轨迹为圆弧， V A =V B +V AB ,在AB连线上

高三物理第一轮复习运动学部分专题

一．平均速度：任意运动的平均速度公式和匀变速直线运动的平均速度公式的理解 ①t s ??= 一v 普遍适用于各种运动；②v =20t V V +只适用于加速度恒定的匀变速直线运动 ③t V V S t 2 0+= 仅适用于匀变速直线运动 1．物体由A 沿直线运动到B ，在前一半时间内是速度为v 1的匀速运动，在后一半时间内是速度为v 2的匀速运动.则物体在这段时间内的平均速度为( ) A ．221v v + B ．21v v + C ．21212v v v v + D ．2 121v v v v + 2．一个物体做变速直线运动，前一半路程的平均速度是v 1，后一半路程的平均速度是v 2，则全程的平均速度是( ) A ．221v v + B ．21212v v v v + C ．21212v v v v ++ D ．2 121v v v v + 3．一辆汽车以速度v 1行驶了1/3的路程，接着以速度v 2＝20km/h 跑完了其余的2/3的路程，如果汽车全程的平均速度v=27km/h ，则v 1的值为（ ） A ．32km/h B ．345km/h C ．56km/h D ．90km/h 4．甲乙两车沿平直公路通过同样的位移，甲车在前半段位移上以v 1=40km/h 的速度运动，后半段位移上以v 2=60km/h 的速度运动；乙车在前半段时间内以v 1=40km/h 的速度运动，后半段时间以v 2=60km/h 的速度运动，则甲、乙两车在整个位移中的平均速度大小的关系是 A ．V 甲=V 乙 B ．V 甲 < V 乙 C ．V 甲 > V 乙 D ．因不知位移和时间故无法确定 二．加速度公式的理解：a=（v t -v 0 ）/t 公式中各个部分物理量的理解 匀加速运动：速度随时间均匀增加，v t ＞v 0，a 为正，此时加速度方向与速度方向相同。 匀减速运动：速度随时间均匀减小，v t ＜v 0，a 为负，此时加速度方向与速度方向相反。 1．对于质点的运动，下列说法中正确的是（ ） A ．质点运动的加速度为零，则速度变化量也为零 B ．质点速度变化率越大，则加速度越大 C ．物体的加速度越大，则该物体的速度也越大 D ．质点运动的加速度越大，它的速度变化量越大 2．下列说法正确的是（ ） A ．加速度增大，速度一定增大 B ．速度改变△V 越大，加速度就越大 C ．物体有加速度，速度就增加 D ．速度很大的物体，其加速度可能很小 3．关于加速度与速度，下列说法中正确的是（ ） A ．速度为零，加速度可能不为零 B ．加速度为零时，速度一定为零 C ．若加速度方向与速度方向相反，则加速度增大时，速度也增大 D ．若加速度方向与速度方向相同，则加速度减小时，速度反而增大 4．一物体做匀变速直线运动，某时刻速度的大小为4m/s ，1s 后速度的大小变为10m/s ，在这1s 内该物体的（ ） A ．位移的大小可能小于4m B ．位移的大小可能大于10m C ．加速度的大小可能小于4m/s 2 D ．加速度的大小可能大于10m/s 2

高中物理知识点整理复合场

高中物理知识点整理：复合场 高中物理知识点整理：复合场 复合场是指重力场、电场、磁场并存，或其中两场并存。分布方式或同一区域同时存在，或分区域存在。 复合场是高中物理中力学、电磁学综合问题的高度集中。既体现了运动情况反映受力情况、受力情况决定运动情况的思想，又能考查电磁学中的重点知识，因此，近年来这类题备受青睐。 通过上表可以看出，由于复合场的综合性强，覆盖考点较多，预计在2012年高考(微博)中仍是一个热点。 复合场的出题方式： 复合场可以图文形式直接出题，也可以与各种仪器（质谱仪，回旋加速器，速度选择器等）相结合考查。 一、重力场、电场、磁场分区域存在（例如质谱仪，回旋加速器） 此种出题方式要求熟练掌握平抛运动、类平抛运动、圆周运动的基本公式及解决方式。 重力场：平抛运动 电场：1.加速场：动能定理2.偏转场：类平抛运动或动能定理磁场：圆周运动 二、重力场、电场、磁场同区域存在（例如速度选择器） 带电粒子在复合场做什么运动取决于带电粒子所受合力及初速度，因此，把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来分析是解决此类问题的关键。 （一）若带电粒子在复合场中做匀速直线运动时应根据平衡条件解题，例如速度选择器。则有Eq=qVB （二）当带电粒子在复合场中做圆周运动时， 则有Eq=mgqVB=mv2/R （2009年天津10题）如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M 点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离

带电粒子在复合场中的运动-高中物理专题含解析)

带电粒子在复合场中的运动 目标： 1. 掌握带电粒子在电场、磁场中运动的特点 2. 理解复合场、组合场对带电粒子受力的分析。 重难点： 重点： 带电粒子在电场、磁场中运动的特点；带电粒子在复合场中受力分析 难点： 带电粒子在复合场中运动受力与运动结合。 知识： 知识点1 带电粒子在复合场中的运动 1．复合场的分类 (1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存． (2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或相邻或在同一区域电场、磁场交替出现． 2．带电粒子在复合场中的运动形式 (1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线 运动． (2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的 作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动． (3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一直线 上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线． 易错判断 (1)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态．(×) (2)带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动．(√) (3)带电粒子在复合场中一定能做匀变速直线运动．(×) 知识点2 带电粒子在复合场中的运动实例 1．质谱仪 (1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成． (2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU ＝1 2mv 2 . 粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB ＝m v 2 r . 由以上两式可得r m ＝qr 2B 22U ， q m ＝2U B r . 2．回旋加速器

高中物理高分突破复合场物理大题

08高考最新模拟试题汇编之复合场 1.如图所示，光滑绝缘、相互垂直的固定挡板PO 、OQ 竖直放置于匀强电场E 中，场强方向水平向左且垂直于挡板PO .图中A 、B 两球(可视为质点)质量相同且带同种正电荷.当A 球受竖直向下推力F 作用时，A 、B 两球均紧靠挡板处于静止状态，这时两球之间的距离为L .若使小球A 在推力F 作用下沿挡板PO 向O 点移动一小段距离后，小球A 与B 重新处于静止状态.在此过程中(AC ) A.A 球对B 球作用的静电力减小 B.A 球对B 球作用的静电力增大 C.墙壁PO 对A 球的弹力不变 D.两球之间的距离减小则F 增大 2.如图所示,一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面一正方形的匀强磁场区,下列判断正确的是:( .B ) A.电子在磁场中运动时间越长,其轨迹线越长 B.电子在磁场中运动时间越长,其轨迹线所对应的圆心角越大 C.在磁场中运动时间相同的电子,其轨迹线一定重合 D.电子的速率不同,它们在磁场中运动时间一定不相同 3．如图所示，空间的虚线框内有匀强电场，AA / 、BB / 、CC / 是该电场的三个等势面，相邻等势面间的距离为0.5cm,其中BB / 为零势能面.一个质量为m ,带电量为+q 的粒子沿AA / 方向以初动能E k ,自图中的P 点进入电场,刚好从C / 点离开电场。已知PA / =2cm 。粒子的重力忽略不计。下列说法中正确的是：（A ） A.该粒子到达C / 点时的动能是2E k , B.该粒子通过等势面BB / 时的动能是1.25E k , C.该粒子在P 点时的电势能是E k , D.该粒子到达C / 点时的电势能是0.5E k , 4．一带电粒子射入点电荷+Q 的电场中，仅在电场力作用下， 运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是 CD A ．运动粒子可能带正电 B ．运动粒子一定是从A 运动到B C ．粒子在A 、B 间运动过程中加速度先变大后变小 D ．粒子在A 、B 间运动过程中电势能先变小后变大 5．不考虑重力作用，从t ＝0时刻开始，下列各种随时间变化的电场中哪些能使原来静止的带电粒子做单向直线运动（ A 、C ， ） 6．如图所示，光滑的水平桌面放在方向竖直向下的匀强磁场中，桌面上平放着一根一端开口、内壁光滑的试管，试管底部有一 P Q F A B O E A / B / C / C B A v v 0 P B F

高中物理典型问题12等效重力场

等效重力场问题 一、在重力场中竖直平面问题 绳拉物体在竖直平面内做圆周运动规律 最高点 最低点（平衡位置） 临界最高点：重力提供向心力，速度最小 速度最大、拉力最大 二、在力场、电场等叠加而成的复合场问题 等效重力场：力场、电场等叠加而成的复合场。 重等效重力：重力、电场力的合力 处理思路：①受力分析，计算等效重力（重力与电场力的合力）的大小和方向 ②在复合场中找出等效最低点、最高点。过圆心做等效重力的平行线与圆相交。 ③根据圆周运动供需平衡结合动能定理列方程处理 例1．光滑绝缘的圆形轨道竖直放置，半径为R ，在其最低点A 处放一质量为m 的带电小球，整个空间存在匀强电场，使小球受到电场力的大小为mg 3 3，方向水平向右，现给小球一个水平向右的初速度0v ，使小球沿轨道向上运动，若小球刚好能做完整的圆周运动，求0v 及运动过程中的最大拉力 例2．如图所示，ABCD 为表示竖立放在场强为E=104V/m 的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BCD 部分是半径为R 的半圆环，轨道的水平部分与半圆环相切A 为水平轨道的一点，而且 .2.0m R AB ==把一质量m=100g 、带电q=10－4C 的小球，放在水平轨道的A 点上面由静止开始被释放后， 在轨道的内侧运动。（g=10m/s 2）求： （1）它到达C 点时的速度是多大？ （2）它到达C 点时对轨道压力是多大？ （3）小球所能获得的最大动能是多少？

例3.在水平方向的匀强电场中，用长为 3L 的轻质绝缘细线悬挂一质量为m 的带电小球，小球静止在A 处，悬线与竖直方向成300角，现将小球拉至B 点，使悬线水平，并由静止释放，求小球运动到最低点D 时的速度大小 例4.如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点 O ，用一根长度m L 40.0=的绝缘细绳把质量为kg m 10.0=、带有正电荷的金属小球悬挂在O 点，小球静止在B 点时细绳与竖直方向的夹角为 37=θ。现将小球拉至位置A 使细线水平后由静止释放，求： ⑴小球通过最低点C 时的速度的大小； ⑵小球通在摆动过程中细线对小球的最大拉力 （注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注！） O A B C E θ L +

高中物理运动学专题

运动学 第一讲基本知识介绍 一．基本概念 1．质点 2．参照物 3．参照系——固连于参照物上的坐标系（解题时要记住所选的是参照系，而不仅是一个点） 4．绝对运动，相对运动，牵连运动：v 绝=v 相 +v 牵 二．运动的描述 1．位置：r=r(t) 2．位移：Δr=r(t+Δt)－r(t) 3．速度：v=lim Δt→0 Δr/Δt.在大学教材中表述为：v=d r/dt, 表示r对t 求导数 ４．加速度a=a n +a τ。 a n :法向加速度，速度方向的改变率，且a n =v2/ρ,ρ叫 做曲率半径，（这是中学物理竞赛求曲率半径的唯一方法）a τ : 切向加速度，速度大小的改变率。a=d v/dt 5．以上是运动学中的基本物理量，也就是位移、位移的一阶导数、位移的二阶导数。可是三阶导数为什么不是呢？因为牛顿第二定律是F=ma,即直接和加速度相联系。（a对t的导数叫“急动度”。） 6．由于以上三个量均为矢量，所以在运算中用分量表示一般比较 好 三．等加速运动 v(t)=v 0+at r(t)=r +v t+1/2 at2 一道经典的物理问题：二次世界大战中物理学家曾经 研究，当大炮的位置固定，以同一速度v 沿各种角度发射，问：当飞机在哪一区域飞行之外时，不会有危险？（注：结论是这一区域为一抛物线，此抛物线是所有炮弹抛物线的包 络线。此抛物线为在大炮上方h=v2/2g处，以v 平抛物体的轨迹。） 练习题： 一盏灯挂在离地板高l 2,天花板下面l 1 处。灯泡爆裂，所有碎片以同样大小 的速度v 朝各个方向飞去。求碎片落到地板上的半径（认为碎片和天花板的碰撞是完全弹性的，即切向速度不变，法向速度反向；碎片和地板的碰撞是完全非弹性的，即碰后静止。） 四．刚体的平动和定轴转动 1．我们讲过的圆周运动是平动而不是转动 2．角位移φ=φ（t）, 角速度ω=dφ/dt , 角加速度ε=dω/dt 3．有限的角位移是标量，而极小的角位移是矢量 4．同一刚体上两点的相对速度和相对加速度 两点的相对距离不变，相对运动轨迹为圆弧，V A =V B +V AB , 在AB连线上

高中物理专题：电场磁场与复合场

电场、磁场及复合场 【典型例题】 1．空间存在相互垂直的匀强电场E 和匀强磁场B ，其方向如图所示．一带电粒子+q 以初速度v 0垂直 于电场和磁场射入，则粒子在场中的运动情况可能是 （ ） A ．沿初速度方向做匀速运动 B ．在纸平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动 C ．在纸平面内做轨迹向下弯曲的匀变速曲线运动 D ．初始一段在纸平面内做轨迹向下（向上）弯曲的非匀变速曲线运动 2．如图所示空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一带电液滴从静止开始自A 沿曲线ACB 运动到B 点时，速度为零，C 是轨迹的最低点，以下说法中正确的是 （ ） A ．液滴带负电 B ．滴在C 点动能最大 C ．若液滴所受空气阻力不计，则机械能守恒 D ．液滴在C 点机械能最大 3．如图所示，一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上，整个装置处在与杆垂直的水平方向的匀强磁场中，现给滑环以水平向右的瞬时冲量，使滑环获得向右的初速，滑环在杆上的运动情况可能是 （ ） A ．始终作匀速运动 B ．先作加速运动，后作匀速运动 C ．先作减速运动，后作匀速运动 D ．先作减速运动，最后静止在杆上 4．如图所示，质量为m 、带电量为+q 的带电粒子，以初速度v 0垂直进入相互正交的匀强电场E 和匀 强磁场B 中，从P 点离开该区域，此时侧向位移为s （重力不计），则 （ ） A ．粒子在P 点所受的磁场力可能比电场力大 B ．粒子的加速度为(qE – qv 0B )/m C ．粒子在P 点的速率为m qsE v 220 D ．粒子在P 点的动能为mv 02 /2 – qsE 5．如图所示，质量为m ，电量为q 的正电物体，在磁感强度为B 、方向垂 直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为μ的水平面向左运动，物体运动初速度为v ，则 （ ） A ．物体的运动由v 减小到零所用的时间等于mv /μ（mg+qvB ） B ．物体的运动由v 减小到零所用的时间小于mv /μ（mg+qvB ） C ．若另加一个电场强度为μ（mg+qvB ）/q 、方向水平向左的匀强电场，物体做匀速运动 D ．若另加一个电场强度为（mg+qvB ）/q 、方向竖直向上的匀强电场，物体做匀速运动 6．如图所示，磁感强度为B 的匀强磁场，在竖直平面内匀速平移时，质量为m ，带电– q 的小球，用线悬挂着，静止在悬线与竖直方向成30°角的位置，则磁场的最小移动速度为 ． 7．如图所示，质量为1g 的小环带4×10-4 C 正电，套在长直的绝缘杆上，两者间的动摩擦 因数μ = 0.2，将杆放入都是水平的互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，杆所在的竖 直平面与磁场垂直，杆与电场夹角为37°，若E = 10N/C ，B = 0.5T ，小环从静止释放，求： ⑴ 当小环加速度最大时，环的速度和加速度； ⑵ 当小环速度最大时，环的速度和加速度． 8．如图所示，半径为R 的光滑绝缘竖直环上，套有一电量为q 的带正电的小球，在水平正交的匀强电场和匀强磁场中，已知小球所受的电场力与重力的大小相等．磁场的磁感强度为B ，求： ⑴ 在环顶端处无初速释放小球，小球运动过程中所受的最大磁场力； ⑵ 若要小球能在竖直圆环上做完整的圆周运动，在顶端释放时初速必须满足什么条件？ 9．如图所示，匀强磁场沿水平方向，垂直纸面向里，磁感强度B =1T ，匀强电场方向水平向右，场强E = 103N/C ．一带正电的微粒质量m = 2×10-6kg ，电量q = 2×10-6 C ，在此空间恰好作直线运动，问： ⑴ 带电微粒运动速度的大小和方向怎样？ ⑵ 若微粒运动到P 点的时刻，突然将磁场撤去，那么经多少时间微粒到达Q 点？（设PQ 连线与电场方向平行） 10．如图所示，两块平行放置的金属板，上板带正电，下板带等量负电．在两板间有一垂直纸面向里 的匀强磁场．一电子从两板左侧以速度v 0沿金属板方向射入，当两板间磁场的磁感强度为B 1时，电子从a 点射出两板，射出时的速度为2v 0．当两板间磁场的磁感强度为B 2时，电子从b 点射出时的侧移量仅为从a 点射出时侧移量的1/4，求电子从b 点射出的速率． 11．如图所示，在一个同时存在匀强磁场和匀强电场的空间，有一个质量为m 的带电微粒，系于长为 l 的细丝线的一端，细丝线另一端固定于O 点．带电微粒以角速度ω在水平面内作匀速圆周运动，此时细线与竖直方向成30°角，且细线中张力为零，电场强度为E ，方向竖直向上． ⑴ 求微粒所带电荷的种类和电量； ⑵ 问空间的磁场方向和磁感强度B 的大小多大？ ⑶ 如突然撤去磁场，则带电粒子将作怎样的运动？线中的张力是多大？

高中物理带电粒子在复合场中的运动的基本方法技巧及练习题及练习题

一、带电粒子在复合场中的运动专项训练 1．在xOy平面的第一象限有一匀强电磁，电场的方向平行于y轴向下，在x轴和第四象限的射线OC之间有一匀强电场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，有一质量为m，带有电荷量+q的质点由电场左侧平行于x轴射入电场，质点到达x轴上A点，速度方向与x 轴的夹角为φ，A点与原点O的距离为d，接着，质点进入磁场，并垂直与OC飞离磁场，不计重力影响，若OC与x轴的夹角为φ.求： ⑴粒子在磁场中运动速度的大小； ⑵匀强电场的场强大小. 【来源】带电粒子在复合场中的运动计算题 【答案】(1) (2) 【解析】 【分析】 【详解】 试题分析：（1）由几何关系得：R=dsinφ 由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得 解得： （2）质点在电场中的运动为类平抛运动．设质点射入电场的速度为v0，在电场中的加速度为a，运动时间为t，则有：

v 0=vcosφ vsinφ=at d=v 0t 设电场强度的大小为E ，由牛顿第二定律得 qE=ma 解得： 2．如图所示，以两虚线为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场，宽度为 d ，两侧为相同的匀强磁场，方向垂直纸面向里．一质量为m 、带电量q +、重力不计的 带电粒子，以初速度1v 垂直边界射入磁场做匀速圆周运动，后进入电场做匀加速运动，然后第二次进入磁场中运动，此后粒子在电场和磁场中交替运动．已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍，以此类推．求： （1）粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功1W （2）粒子第n 次经过电场时电场强度的大小n E （3）粒子第n 次经过电场所用的时间n t （4）假设粒子在磁场中运动时，电场区域场强为零．请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中，电场强度随时间变化的关系图线（不要求写出推导过程，不要求标明坐标刻度值）． 【来源】河北省衡水中学滁州分校2018届高三上学期全真模拟物理试题 【答案】（1）2 1132mv W = （2）21(21)2n n mv E qd +=（3）1 2(21)n d t n v =+ （4）如图； 【解析】 （1）根据mv r qB =，因为212r r =，所以212v v =，所以22 1211122 W mv mv =-, （2） = ， ，所以

2014-2018高考物理运动学真题

专题一质点的直线运动 （2017～2018年） 201803 4.在一斜面顶端，将甲乙两个小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的 A.2倍 B.4倍 C.6倍 D.8倍 5.甲乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动， 乙做匀速直线运动。甲乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。 下列说法正确的是 A.在t1时刻两车速度相等 B.从0到t1时间内，两车走过的路程相等 C.从t1到t2时间内，两车走过的路程相等 D.从t1到t2时间内的某时刻，两车速度相等 6.地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示，其中图线①②分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次 和第②次提升过程， A.矿车上升所用的时间之比为4:5 B.电机的最大牵引力之比为2:1 C.电机输出的最大功率之比为2:1 D.电机所做的功之比为4:5

201802 6.甲、乙两汽车同一条平直公路上同向运动，其速度—时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示。已知两车在t2时刻并排行驶，下列说法正确的是（） A.两车在t1时刻也并排行驶 B.t1时刻甲车在后，乙车在前 C.甲车的加速度大小先增大后减小 D.乙车的加速度大小先减小后增大 （2016～2014年） 1．(2016·全国卷Ⅲ，16，6分)(难度★★)一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动，在时间间隔t内位移为s，动能变为原来的9倍。该质点的加速度为() A.s t2 B.3s 2t2 C.4s t2 D.8s t2 2．(2016·全国卷Ⅰ，21，6分)(难度★★★)(多选)甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v－t图象如图所示。已知两车在t＝3s时并排行驶，则() A．在t＝1s时，甲车在乙车后 B．在t＝0时，甲车在乙车前7.5m C．两车另一次并排行驶的时刻是t＝2s D．甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m

高中物理 磁场(三)带电粒子在复合场中的运动(二)1

带电粒子在复合场中的运动（二） 1. 是否考虑粒子重力 (1) 对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、尘埃等一般应当考虑其重力。 (2) 在题目中有明确说明是否要考虑重力的，按题目要求处理。 (3) 不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，要结合运动状态确定是否要考虑重力。 2．分析方法 (1) 弄清复合场的组成。如磁场、电场的复合，磁场、重力场的复合，磁场、电场、重力场三者的复合等。 (2) 正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析。 (3) 确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合。 (4) 分析流程

一、带电粒子在复合场中做直线运动 1．带电粒子在复合场中做匀速直线运动 【方法攻略】 粒子所受合外力为零时，所处状态一定静止或匀速直线运动。 类型一：粒子运动方向与磁场平行时（洛伦兹力为零），电场力与重力平衡，做匀速直线运动。 类型二：粒子运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力、电场力与重力平衡，做匀速直线运动。正确画出受力分析图是解题的关键。 【典例3】如图所示，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里，一质量为m、带电荷量为q的粒子以速度v与磁场垂直、与电场成450射入复合场中，恰能做匀速直线运动。求电场强度E的大小、磁感应强度B的大小。

【答案】 q mg E = qv mg B 2= 根据合外力为零可得 ?=45sin qvB mg ① ?=45cos qvB qE ② 由①式得qv mg B 2= ，由①②得q mg E = 【典例4】 设在地面上方的真空中，存在的匀强电场和匀强磁场，已知电场强度和磁感应强度的方向相同，电场强度的大小E =4.0V/m ，磁感应强度的大小B =0.15T ，今有一个带负电的质点以v =20m/s 的速度在此区域内沿垂直于场强方向做匀速直线运动，求此带电质点的电量与质量之比q/m 以及磁场所有可能的方向（角度可以用角度的正切值表示）。 【解析】（1）根据带电粒子做匀速直线运动的条件，可知带电粒子所受的电场力，重力、磁场力一定在同一竖直平面内，合力为零，如图所示，质点的速度方向一定垂直于纸面向外。

2014高中物理复合场问题经典分析教学提纲

2014年高中物理复合场问题分析 复合场问题综合性强，覆盖的考点多（如牛顿定律、动能定理、能量守恒和圆周运动），是理综试题中的热点、难点。复合场一般包括重力场、电场、磁场，该专题所说的复合场指的是磁场与电场、磁场与重力场、电场与重力场，或者是三场合一。所以在解题时首先要弄清题目是一个怎样的复合场。 一、无约束 1、 匀速直线运动 如速度选择器。一般是电场力与洛伦兹力平衡。 分析方法：先受力分析，根据平衡条件列方程求解 1、 设在地面上方的真空室内，存在匀强电场和匀强磁场．已知电场强度和磁感强度的 方向是相同的，电场强度的大小E =4.0V/m ，磁感强度的大小B =0.15T ．今有一个带负电的质点以=υ20m/s 的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动，求此带电质点的电量q 与质量之比q/m 以及磁场的所有可能方向． 1、由题意知重力、电场力和洛仑兹力的合力为零，则有22)()(Eq Bq mg +=υ=q 222E B +υ， 则2 2 2 E B g m q +=υ，代入数据得，=m q / 1.96C/ ㎏，又==E B /tan υθ0.75，可见磁场是沿着与重力方向夹角为75.0arctan =θ，且斜向下方的一切方向 2、（海淀区高三年级第一学期期末练习）15.如图28所示，水平放置的两块带电金属 板a 、b 平行正对。极板长度为l ，板间距也为l ，板间存在着方向竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里磁感强度为B 的匀强磁场。假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域。一质量为m 的带电荷量为q 的粒子（不计重力及空气阻力），以水平速度v 0从两极板的左端中间射入场区，恰好做匀速直线运动。求： （1）金属板a 、b 间电压U 的大小； （2）若仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的2倍，粒 子将击中上极板，求粒子运动到达上极板时的动能大小； （3）若撤去电场，粒子能飞出场区，求m 、v 0、q 、B 、l 满足的关系； （4）若满足（3）中条件，粒子在场区运动的最长时间。 2、（1）U=l v 0B ；（2）E K =21m v 0221 -qB l v 0；（3） m qBl v 40≤或m qBl v 450≥; （4） qB m π 3、两块板长为L=1.4m ，间距d=0.3m 水平放置的平行板，板间加有垂直于纸面向里， 图28 b q l

高中物理 专题01 运动学专题

直线运动规律及追及问题 一 、 例题 例题1.一物体做匀变速直线运动，某时刻速度大小为4m/s ，1s 后速度的大小变为10m/s ，在这1s 内该物体的 （ ） A.位移的大小可能小于4m B.位移的大小可能大于10m C.加速度的大小可能小于4m/s D.加速度的大小可能大于10m/s 析：同向时2201/6/14 10s m s m t v v a t =-=-= m m t v v s t 71210 4201=?+=?+= 反向时2202/14/14 10s m s m t v v a t -=--=-= m m t v v s t 312 10 4202-=?-=?+= 式中负号表示方向跟规定正方向相反 答案：A 、D 例题2：两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木快每次曝光时的位置，如图所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知 （ ） A 在时刻t 2以及时刻t 5两木块速度相同 B 在时刻t1两木块速度相同 C 在时刻t 3和时刻t 4之间某瞬间两木块速度相同 D 在时刻t 4和时刻t 5之间某瞬间两木块速度相同 解析：首先由图看出：上边那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量，可以判定其做匀变速直线运动；下边那个物体很明显地是做匀速直线运动。由于t 2及t 3时刻两物体位置相同，说明这段时间内它们的位移相 等，因此其中间时刻的即时速度 相等，这个中间时刻显然在t 3、t 4之间 答案：C 例题3 一跳水运动员从离水面10m 高的平台上跃起，举双臂直立身体离开台面，此时中心位于从手到脚全长的中点，跃起后重心升高0.45m 达到最高点，落水时身体竖直，手先入水（在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计）从离开跳台到手触水面，他可用于完成空 中动作的时间是多少？（g 取10m/s 2 结果保留两位数字） 解析：根据题意计算时，可以把运动员的全部质量集中在重心的一个质点，且忽略其水 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7