2022年高二物理带电粒子在复合场中的运动典型例题解析 .pdf

读书破万卷下笔如有神带电粒子在复合场中的运动典型例题解析【例 1】一带电量为 q、质量为 m的小球从倾角为的光滑的斜面上由静止开始下滑 斜面处于磁感应强度为B的匀强磁场中， 磁场方向如图1683所示，求小球在斜面上滑行的速度范围和滑行的最大距离解析： 带正电小球从光滑斜面下滑过程中受到重力m g、斜面的支持力N和洛伦兹力f 的作用由于小球下滑速度越来越大，所受的洛伦兹力越来越大，斜面的支持力越来越小，当支持力为零时，小球运动达到临界状态，此时小球的速度最大，在斜面上滑行的距离最大故 m gcos Bqv，vm gcos/Bq，为小球在斜面上运动的最大速度此时小球移动距离为sv2/2a m2gcos2 /(2B2q2sin ) 点拨： 临界条件是物理学中一类较难的问题，在学习中要熟悉它们，并掌握应用的方法【例2】空气电离后形成正负离子数相等、电性相反、呈现中性状态的等离子体，现有如图1684 所示的装置： P和 Q为一对平行金属板，两板距离为 d，内有磁感应强度为B 的匀强磁场此装置叫磁流体发电机设等离子体垂直进入磁场，速度为v，电量为q，气体通过的横截面积( 即 PQ两板正对空间的横截面积)为 S，等效内阻为r ，负载电阻为R ，求(1) 磁流体发电机的电动势；(2) 磁流体发电机的总功率P解析： 正负离子从左侧进入匀强磁场区域后，正离子受到洛伦兹力后向P板偏转，负离子向Q板偏转，在两极间形成竖直向下的电场，此后的离子将受到电场力作用当洛伦兹力与电场力平衡后，等离子流不再偏转，磁流体发电机 P、Q板间的电势达到最高(1) 当二力平衡时，有q/d Bqv，Bvd(2) 当开关 S闭合后，由闭合电路欧姆定律得I /(R r) Bvd/(R r) 发电机的总功率PI B2v2d2/(R r) 点拨： 分析运动过程，构建物理模型是解决问题的关键精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页读书破万卷下笔如有神【例 3】如图 1685 所示，在 x 轴上方有水平向左的匀强电场，电场强度为 E，在 x 轴下方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B正离子从M点垂直磁场方向，以速度v 射入磁场区域，从N点以垂直于x 轴的方向进入电场区域，然后到达y 轴上 P点，若 OP ON ，则入射速度应多大？若正离子在磁场中运动时间为t1，在电场中运动时间为t2，则 t1t2多大？点拨： 正离子匀强磁场中作匀速圆周运动，从M经 1/4 圆弧到 N，在匀强电场中作类平抛运动【例 4】如图 1686 所示， 套在很长的绝缘直棒上的小球，其质量为 m 、带电量是 q，小球可在棒上滑动，将此棒竖直放在互相垂直，且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E，磁感强度是B，小球与棒的摩擦系数为 ，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度( 设小球带电量不变) 点拨： 分析小球受力情况，确定加速度和速度最大的条件：v0 时， a 最大； F合 0 时， v 最大参考答案例 ，例 最大3E / 2B2 4mVmg/qBE / BmmgEq跟踪反馈1如图 1687 所示，一质量为m的带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中 ( 电场竖直向下，磁场在水平方向) 的竖直平面内作半径为R的匀速圆周运动，则这个液滴精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页读书破万卷下笔如有神 A一定带正电，而且沿逆时针方向运动B一定带负电，而且沿顺时针方向运动C一定带负电，但绕行方向不能确定D不能确定带电性质，也不能确定绕行方向2图 1688 中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为 B的匀强磁场已知从左方P点处以 v 水平射入的电子，穿过此区域未发生偏转，设重力可忽略不计，则在这区域中的E和 B的方向可能是 A E和 B都沿水平方向，并与v 方向相同B E和 B都沿水平方向，并与v 方向相反C E竖直向上， B垂直纸面向外D E竖直向上， B垂直纸面向里3如图16 89 所示，光滑的半圆形绝缘曲面半径为R，有一质量为m ，带电量为 q 的带正电小球从与圆心等高的A位置由静止沿曲面下滑，整个装置处于匀强电场和匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，电场强度为Emg/q则小球第二次经过最低点时对曲面的压力为多大？4如图 1690 所示，相互垂直的匀强电场和匀强磁场，其电场强度和磁感应强度分别为E和 B，一个质量为m ，带正电量为q 的油滴，以水平速度v0从 a 点射入， 经一段时间后运动到b，试计算 (1) 油滴刚进入叠加场a 点时的加速度 (2) 若到达 b 点时，偏离入射方向的距离为d，此时速度大小为多大？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页读书破万卷下笔如有神参考答案1B 2ABC 36mg2BqRg 4跟踪反馈aBqvmgEqmvvEqmg dm00202()()精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页