备考2024届高考物理一轮复习讲义第十一章磁场专题十七带电粒子在叠加场和交变电磁场中的运动题型1带电粒子在叠加场中的运动

这是一份备考2024届高考物理一轮复习讲义第十一章磁场专题十七带电粒子在叠加场和交变电磁场中的运动题型1带电粒子在叠加场中的运动，共3页。试卷主要包含了三种场的比较，“三步法”突破叠加场问题等内容，欢迎下载使用。

1.三种场的比较
2.“三步法”突破叠加场问题
研透高考 明确方向
1.[电场＋磁场/2022全国甲]空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面（xOy平面）向里，电场的方向沿y轴正方向.一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动.下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是（ B ）
A B C D
解析 分析可知，开始一段较短时间内，带正电的粒子具有沿y轴正方向的速度，由左手定则可知，粒子应向左侧偏转，A、C错误；由于粒子所受电场力沿y轴正方向，且粒子初速度为零、初始位置在坐标原点，故粒子运动轨迹的最低点在x轴上，D错误，B正确.
2.[电场＋磁场＋重力场/2022湖南]如图，两个定值电阻的阻值分别为R1和R2，直流电源的内阻不计，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为d，板长为3d，极板间存在方向水平向里的匀强磁场.质量为m、带电荷量为＋q的小球以初速度v沿水平方向从电容器下板左侧边缘A点进入电容器，做匀速圆周运动，恰从电容器上板右侧边缘离开电容器.此过程中，小球未与极板发生碰撞，重力加速度大小为g，忽略空气阻力.
（1）求直流电源的电动势E0；
（2）求两极板间磁场的磁感应强度B；
（3）在图中虚线的右侧设计一匀强电场，使小球离开电容器后沿直线运动，求电场强度的最小值E'.
答案 （1）（R1＋R2）mgdqR2 （2）mv2qd （3）mg2q
解析 （1）小球在电容器中做匀速圆周运动，电场力与重力大小相等、方向相反，设两板间电压为U，有
mg＝qUd
由闭合电路欧姆定律得U＝R2R1＋R2E0
联立解得E0＝（R1＋R2）mgdqR2.
（2）小球在电容器中做匀速圆周运动，恰从上板右侧边缘离开，设轨迹半径为r，有r2＝（r－d）2＋（3d）2
又洛伦兹力提供小球做匀速圆周运动的向心力，qvB＝mv2r
解得B＝mv2qd.
（3）小球离开磁场时，速度方向与水平方向的夹角为θ＝60°，要使小球做直线运动，则电场力与重力的合力与速度方向共线，当电场力等于小球重力垂直于速度方向的分力时，电场力最小，电场强度最小，qE'＝mgcs60°
解得E'＝mg2q.
核心考点
五年考情
命题分析预测
带电粒子在叠加场中的运动
2023：全国乙T18，湖南T6；2022：广东T8，湖南T13，全国甲T18；
2021：福建T2
通过带电粒子在电场、磁场、重力场等的叠加场中的运动与在交变电磁场中的运动，考查带电粒子的复杂运动.试题难度中等偏上，题型有选择题或计算题.预计2025年高考可能会结合相关实际问题，考查带电粒子在叠加场中的直线运动与匀速圆周运动.若作为压轴题，可能会涉及带电粒子在交变电磁场中的周期性运动.
带电粒子在交变电磁场中的运动
2022：河北T14；
2021：重庆T14，浙江6月T22
力的特点
功和能的特点
重力场
大小：G＝mg
方向：竖直向下
重力做功与路径无关；重力做功改变物体的重力势能
电场
大小：F＝qE
方向：正电荷受力方向与场强方向相同，负电荷受力方向与场强方向相反
电场力做功与路径无关，W＝qU＝qEd；电场力做功改变带电粒子的电势能
磁场
大小：F＝qvB（v⊥B）
方向：可用左手定则判断
洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的动能