高考物理一轮复习专题七带电粒子在复合场中运动精讲深剖

专题七带电粒子在复合场中运动
【专题解读】
一、复合场与组合场
1．复合场：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，并不重叠或在同一区域，电场、磁场交替出现．二、带电粒子在复合场中的运动分类
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．非匀变速曲线运动
当带电粒子所受的合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是拋物线．
4．分阶段运动
带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成．
1．判断正误
(1)带电粒子在复合场中的运动一定要考虑重力．(×)
(2)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态．(×)
(3)带电粒子在复合场中不可能做匀速圆周运动．(×)
(4)带电粒子在复合场中做匀变速直线运动时，一定不受洛伦兹力作用．(√)
(5)带电粒子在复合场中做圆周运动时，一定是重力和电场力平衡，洛伦兹力提供向心力．(√)
(6)带电粒子在复合场中运动涉及功能关系时，洛伦兹力可能做功．(×)
2．(多选)如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B，有一个带正电的小球(电荷量为＋q、质量为m)从电、磁复合场上方的某一高度处自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过电、磁复合场的是( )
【答案】CD. 【解析】A图中小球受重力、向左的电场力、向右的洛伦兹力，下降过程中速度一定变大，故
洛伦兹力一定增大，不可能一直与电场力平衡，故合力不可能一直向下，故一定做曲线运动，故A错误．B图中小球受重力、向上的电场力、垂直纸面向外的洛伦兹力，合力与速度方向一定不共线，故一定做曲线运动，故B错误．C图中小球受重力、向左上方的电场力、水平向右的洛伦兹力，若三力平衡，则小球做匀速直线运动，故C正确．D图中小球受向下的重力和向上的电场力，合力一定与速度共线，故小球一定做直线运动，故D正确．
3．(多选)在空间某一区域里，有竖直向下的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B，且两者正交．有两个带电油滴，都能在竖直平面内做匀速圆周运动，如右图所示，则两油滴一定相同
的是( )
A．带电性质
B．运动周期
C．运动半径
D．运动速率
【答案】AB.
4．(2017·湖北襄阳调研)如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度v0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，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和v0的变化情况为
( )
A．d随v0增大而增大，d与U无关
B．d随v0增大而增大，d随U增大而增大
C．d随U增大而增大，d与v0无关
D．d随v0增大而增大，d随U增大而减小
【答案】A.【解析】设粒子从M点进入磁场时的速度大小为v，该速度与水平方向的夹角为θ，故有v＝
v0 cos θ.粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为r＝
mv
qB
.而MN之间的距离为d＝2r cos θ.联立解。