专题七 带电粒子在复合场中的运动
专题解读
1．本专题是磁场、力学、电场等知识的综合应用，高考往往以计算压轴题的形式出现．
2．学习本专题，可以培养同学们的审题能力、推理能力和规范表达能力．针对性的专题训练，可以提高同学们解决难题压轴题的信心．
3．用到的知识有：动力学观点(牛顿运动定律)、运动学观点、能量观点(动能定理、能量守恒)、电场的观点(类平抛运动的规律)、磁场的观点(带电粒子在磁场中运动的规律)．
一、带电粒子在复合场中的运动 1．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、磁场分时间段或分区域交替出现．
2．带电粒子在复合场中的运动类型 (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，也不是抛物线．
(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．
二、电场与磁场的组合应用实例 装置 原理图 规律 带电粒子由静止被加速电场加12速qU＝mv，在磁场中做匀2质谱仪 v2速圆周运动qvB＝m， rq2U则比荷＝22 mBr交变电流的周期和带电粒子做圆周运动的周期相同，带电粒回旋 加速器 子在圆周运动过程中每次经过D形盒缝隙都会被加速．由v2q2B2r2qvB＝m得Ekm＝ r2m三、电场与磁场的叠加应用实例 装置 速度选择器 原理图 规律 E若qv0B＝Eq，即v0＝、带电B粒子做匀速运动 电磁流量计 UUq＝qvB，所以v＝，所以DDBU?D?2πUDQ＝vS＝π?2?＝ DB??4B当磁场方向与电流方向垂直霍尔元件 时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差
1.(多选)(2024·山西晋城一模)足够大的空间内存在着竖直向上的匀强磁场和匀强电场，有一带正电的小球在电场力和重力作用下处于静止状态．现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(如图所示)，则关于小球的运动，下列说法正确的是( )
A．小球做类平抛运动
B．小球在纸面内做匀速圆周运动 C．小球运动到最低点时电势能增加 D．整个运动过程中机械能不守恒 答案：CD
2．(2024·福建龙岩期末)如图所示，两平行金属板中间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，不计重力的带电粒子沿垂直于电场和磁场方向射入．有可能做直线运动的是( )
A B
C D
答案：C
3．(多选)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，下图是它的示意图．平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负离子)喷入磁场，A、B两板间便产生电压．如果把A、B和用电器连接，A、B就是直流电源的两个电极，设A、B两板间距为d，磁感应强度为B′，等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入A、B两板之间，则下列说法正确的是( )
A．A是直流电源的正极 B．B是直流电源的正极 C．电源的电动势为B′dv D．电源的电动势为qvB′ 答案：BC
考点一 带电粒子在组合场中的运动 1.知识架构
2．“电偏转”和“磁偏转”的比较 项目 垂直电场线进入匀强电场(不计重力) 垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力) 电场力F＝qE，其大小、方洛伦兹力F洛＝qvB，其大小受力情况 向不变，与速度v无关，F是恒力 不变，方向随v而改变，F洛是变力 运动轨迹 利用类平抛运动的规律求解：vx＝v0，x＝v0t， qEvy＝·t， m求解方法 1qE2y＝··t； 2m偏转角φ： vyqEttan φ＝＝ vxmv0运动 时间 动能 xt＝ v0变化 mv半径r＝， qB周期T＝2πm， qB 偏移距离y和偏转角φ要结合圆的几何关系，利用圆周运动规律讨论求解 t＝2πmφT，T＝ qB2π不变 典例 (2024·全国卷Ⅰ)如图，在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E，在y<0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场．一个氕
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核1H和一个氘核1H先后从y轴上y＝h点以相同的动能射出，速度方
向沿x轴正方向．已知11H进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角
2024新高考物理(选择性考试)人教版一轮学案：专题七 带电粒子在复合场中的运动 (含解析)
