适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第10章磁场专题提升课15带电粒子在叠加场中的运动课件

这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第10章磁场专题提升课15带电粒子在叠加场中的运动课件，共30页。PPT课件主要包含了审题指导等内容，欢迎下载使用。
专题概要:本专题主要学习带电粒子在叠加场中运动问题的解答策略。叠加场主要指电场、磁场、重力场共存,或其中某两种场共存。解题思路可以分为三大步:第一步,明确是哪几种场的叠加,进行受力分析,确定受力情况;第二步,由受力情况确定运动情况,建构运动模型;第三步,结合运动情况,选择合适的规律解答,如运动学公式、牛顿运动定律、圆周运动规律、动能定理、机械能守恒定律等。
磁场与重力场共存情形的解答思路
对点演练1.(多选)(2022山东济宁调研)如图所示,一个绝缘且内壁光滑的环形细圆管,固定于竖直平面内,环的半径为R(比细管的内径大得多),在圆管的最低点有一个直径略小于细管内径的带正电小球处于静止状态,小球的质量为m,电荷量为q,重力加速度为g。空间存在一磁感应强度大小未知(不为零),方向垂直于环形细圆管所在平面且向里的匀强磁场。某时刻,给小球一方向水平向右、大小为v0= 的初速度,
则以下判断正确的是(　　)A.无论磁感应强度大小如何,获得初速度后的瞬间,小球在最低点一定受到管壁的弹力作用B.无论磁感应强度大小如何,小球一定能到达环形细圆管的最高点,且小球在最高点一定受到管壁的弹力作用C.无论磁感应强度大小如何,小球一定能到达环形细圆管的最高点,且小球到达最高点时的速度大小都相同D.小球在从环形细圆管的最低点运动到所能到达的最高点的过程中,水平方向分速度的大小一直减小答案 BC
解析 小球在轨道最低点时受到的洛伦兹力方向竖直向上,若洛伦兹力和重力的合力恰好提供小球所需要的向心力时,则在最低点小球不会受到管壁弹力的作用,A错误;小球运动的过程中,洛伦兹力不做功,小球的机械能守恒,运动至最高点时小球的速度v= ,由于是双层轨道约束,小球运动过程不会脱离轨道,所以小球一定能到达轨道最高点,C正确;在最高点时,小球做圆周运动所需的向心力F=m =mg,小球受到竖直向下洛伦兹力的同时必然受到与洛伦兹力等大反向的轨道对小球的弹力,B正确;小球在从最低点运动到最高点的过程中,小球在下半圆内上升的过程中,水平分速度向右且不断减小,到达圆心的等高点时,水平速度为零,而运动至上半圆后水平分速度向左且不为零,所以水平分速度一定有增大的过程,D错误。
2.(2023四川成都模拟)如图所示,在光滑绝缘水平面上由左向右沿一条直线等间距地排着多个形状相同的静止的带正电荷的绝缘小球,依次编号为1、2、3…每个小球所带的电荷量都相等且均为q=3.75×10-3 C。第一个小球的质量m=0.1 kg,从第二个小球起往右的小球的质量依次为前一个小球的 ,小球均位于垂直于小球所在直线的匀强磁场里,已知该磁场的磁感应强度B=0.5 T。现给第一个小球一个水平速度v0=8 m/s,使第一个小球向前运动并且与后面的小球发生弹性正碰,若碰撞过程中电荷不转移,则第几个小球被碰后可以脱离地面?(不计电荷之间的库仑力,g取10 m/s2)答案 第6个
电场与磁场共存情形的解答思路
典例1.如图所示,平面直角坐标系xOy位于竖直平面内,x轴方向水平向右,坐标系xOy所在的空间有一正交的匀强电磁场,匀强电场方向竖直向下,电场强度大小为E;匀强磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B。一质量为m的小球(可视为质点)带正电荷,所带电荷量为q,小球以大小不同的初速度从坐标原点O沿x轴正方向对准x轴上的A点射出。不计空气阻力,重力加速度为g。(1)若小球做直线运动通过A点,求此时小球的初速度大小v0。(2)若小球的初速度大小v≠v0,射出小球后,小球会经曲线运动通过A点,求A点的坐标值xA。(3)若小球从O点由静止释放,求小球运动过程中可达到的最大速率vm和小球到x轴的最大距离H。
思维点拨 (1)根据平衡条件列方程求解。(2)将小球的运动可视为沿x轴正方向做速度为v0的匀速直线运动和速度为Δv的匀速圆周运动的合运动——运动的分解。(3)小球从O点由静止释放后的运动可视为沿x轴正方向速度为v0和沿x轴负方向速度大小为v0的合运动,后者对应x轴下方的逆时针方向的匀速圆周运动。
解析 (1)因小球沿直线运动通过A点,根据平衡条件则有qBv0=qE+mg
(2)若小球的初速度大小v≠v0,则小球在竖直平面内做曲线运动,设小球速度为v0+Δv,小球所受合力为F=qB(v0+Δv)-qE-mg=qBΔv所以小球的运动可视为沿x轴正方向做速度为v0的匀速直线运动和速度为Δv的匀速圆周运动的合运动若Δv>0,则其方向向右,对应x轴上方的逆时针方向的匀速圆周运动;若Δv