浙江省2020版高考物理第九章磁场专题强化三带电粒子在叠加场和组合场中的运动学案.docx

(1)洛伦兹力、重力并存①若重力和洛伦兹力平衡,则带电粒子做匀速直线运动.②若重力和洛伦兹力不平衡,则带电粒子将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,故机械能守恒,可由此求解问题.(2)电场力、洛伦兹力并存(不计重力的微观粒子)①若电场力和洛伦兹力平衡,则带电粒子做匀速直线运动.②若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电粒子将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,可用动能定理求解问题.(3)电场力、洛伦兹力、重力并存①若三力平衡,一定做匀速直线运动.②若重力与电场力平衡,一定做匀速圆周运动.③若合力不为零且与速度方向不垂直,将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下,常见的运动形式有直线运动和圆周运动,此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况,并注意洛伦兹力不做功的特点,运用动能定理、 如图1,在竖直平面内建立直角坐标系xOy,其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度的方向水平向右,+q、质量为m的微粒从原点出发,沿与x轴正方向的夹角为45°的初速度进入复合场中,正好做直线运动,当微粒运动到A(l,l)时,电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间),粒子继续运动一段时间后,,求:图1(1)电场强度E的大小;(2)磁感应强度B的大小;(3)(1) (2) (3)(+1)解析(1)微粒到达A(l,l)之前做匀速直线运动,对微粒受力分析如图甲:所以,Eq=mg,得:E=(2)由平衡条件:qvB=mg电场方向变化后,微粒所受重力与电场力平衡,微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,轨迹如图乙:qvB=m由几何知识可得:r=l联立解得:v=,B=(3)微粒做匀速直线运动的时间:t1==做匀速圆周运动的时间:t2==在复合场中的运动时间:t=t1+t2=(+1).变式1 如图2,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ma、mb、mc,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,( )>mb>mc >ma>>ma>mb >mb>ma答案 B解析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mag=qE①b在纸面内向右做匀速直线运动,三力平衡,则mbg=qE+qvB②c在纸面内向左做匀速直线运动,三力平衡,则mcg+qvB=qE③比较①②③式得:mb>ma>mc, (2019届效实中学期中)一带电液滴在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中做半径为R的圆周运动,如图3所示,已知电场强度为E,方向竖直向下,磁感应强度为B,方向水平(图中垂直纸面向里),、空气阻力都不计,求:图3(1)液滴是顺时针运动还是逆时针运动;(2)液滴运动的速度多大;(3)若液滴运动到最低点A时分裂成两个完全相同的液滴,其中一个仍在原平面内做半径R1=3R的圆周运动,绕行方向不变,且圆周的最低点仍是A点,则另一个液滴怎样运动?答案见解析解析(1)、(2)带电液滴所受电场力向上且与重力平衡,知液滴带负电,液滴所受洛伦兹力提供向心力,=mg,qvB=m解得v=(3)分裂后的液滴电荷量、质量均减半,电场力与重力仍平衡,依据上面运算可得,分裂后第一个液滴的绕行速度大小v1===3v,,分裂前后水平方向动量守恒,以液滴分裂前的速度方向为正方向mv=mv1+mv2,解得v2=-v即分裂后第二个液滴速度大小为v,方向向右,所受电场力与重力仍平衡,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,绕行方向为顺时针,A点是圆周最高点,圆周半径R2=:分阶段(分过程)按照时间顺序和进入不同的区域分成几个不同的阶段;第2步:受力分析和运动分析,主要涉及两种典型运动,如下:←←←→→→第3步:用规律→→→→→(1)找关键点:确定带电粒子在场区边界的速度(包括大小和方向)是解决该类问题的关键.(2)画运动轨迹:根据受力分析和运动分析,大致画出粒子的运动轨迹图,