2023屆高三物理一輪復(fù)習(xí)74帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng)（原卷版）

專題74帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng)

L受力決定運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)反映受力。無論是組合場還是疊加場都要對(duì)帶電粒子進(jìn)行正確的

受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，然后畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，選取合適的物理規(guī)律求解。

2.帶電粒子在疊加場中做無約束的運(yùn)動(dòng)

運(yùn)動(dòng)性質(zhì)受力特點(diǎn)方法規(guī)律

勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子所受的合力為0平衡條件

除洛倫茲力外，另外兩力的合力為零：茜

勻速圓周運(yùn)動(dòng)牛頓第二定律、圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

=mg

較復(fù)雜的曲線除洛倫茲力外，其他力的合力既不為零，

動(dòng)能定理、能量守恒定律

運(yùn)動(dòng)也不與洛倫茲力等大反向

3.帶電體在疊加場中受到約束的運(yùn)動(dòng)

帶電體在疊加場中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下,除受場力外,還受彈力、摩擦力作用，常

見的運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)解題要通過受力分析明確變力、恒力做功情況,并注意洛倫茲力

不做功的特點(diǎn),運(yùn)用動(dòng)能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求出結(jié)果。

L（多選）如圖所示，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，一帶電液滴從靜止開始自

力點(diǎn)沿曲線4⑶運(yùn)動(dòng)，到達(dá)q點(diǎn)時(shí)速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，不計(jì)摩擦阻力，則以下說法中正確的是

（）

A.液滴一定帶正電B.液滴在。點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最小

C.從4到，過程液滴的電勢能增大D.從C到8過程液滴的機(jī)械能增大

2.（2017?全國）如圖，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向豎直向上（與紙面平行），磁場

方向垂直于紙面向里。三個(gè)帶正電的微粒a、b、C電荷量相等，質(zhì)量分別為〃?“、”、叫。已知在該區(qū)域

內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)。下列

選項(xiàng)正確的是（）

×A×A×A×A×

左XXX××右

××××X

A.ma>mh>mcB.mh>ma>mcC.tnc>mh>maD.ma>mc>mh

3.（2022?內(nèi)蒙古師范大學(xué)附屬第二中學(xué)高三階段練習(xí)）（多選）如圖所示，空間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場

和勻強(qiáng)磁場，電場的方向豎直向下，磁場方向垂直紙面向里，一帶電油滴尸恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說

法正確的是（）

×B×XX

P

××XX

XXXX

XXX×

A.若僅撤去磁場，戶可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

B.若僅撤去電場，戶可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

C.若給尸一初速度，P可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)

D.若給尸一初速度，P可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

4.（多選）如圖所示，空間中存在著水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為E=5√5N∕C,同時(shí)存在著水平方向

的勻強(qiáng)磁場，其方向與電場方向垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T0有一帶電的小球，質(zhì)量Tn=I.0X10^6kg,

電荷量q=2X104c,正以速度y在豎直面內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，取g=10m∕s2,下列說法正確的是（）

A.小球帶負(fù)電B.小球一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)

C.小球的速度u=20m∕sD.小球的速度方向與水平方向夾角8=45°

5.在方向如圖所示的勻強(qiáng)電場（場強(qiáng)為E）和勻強(qiáng)磁場（磁感應(yīng)強(qiáng)度為B）共存的場區(qū)，一電子沿垂直電場

線和磁感線方向以速度火射入場區(qū)，則（）

E

?.若Vo（^,電子沿軌跡I運(yùn)動(dòng)，射出場區(qū)時(shí)，速度U<V0

B.若電子沿軌跡H運(yùn)動(dòng)，射出場區(qū)時(shí),，速度》>%

C.若電子沿軌跡I運(yùn)動(dòng)，射出場區(qū)時(shí)，速度u>%

若電子沿軌跡運(yùn)動(dòng)，射出場區(qū)時(shí)，速度

D.DII

6.（2023?全國?高三專題練習(xí)）（多選）帶電粒子在重力場中和磁場中的運(yùn)動(dòng)可以分解為在水平方向上的

勻速直線運(yùn)動(dòng)和在豎直平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若帶正電小球的初速度為零，可以分解為在水平方向上有

兩個(gè)大小相等、方向相反速度。水平向右的速度對(duì)應(yīng)的洛倫茲力與小球的重力平衡，水平向左的速度對(duì)應(yīng)

的洛倫茲力提供小球勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力。設(shè)帶電小球的質(zhì)量為卬、電量為+q,磁感應(yīng)強(qiáng)度為6（范圍無限

大），重力加速度為g,小球由靜止開始下落，則以下猜想正確的是（）

2

A.M、N兩點(diǎn)間的距離為暗B.小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能不守恒

q2B2

C.小球下降的最大高度為堂D.小球的加速度大小恒為g

7.（2022?重慶?高考真題）2021年中國全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)造了新的紀(jì)錄。為粗略了解等

離子體在托卡馬克環(huán)形真空室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀況，某同學(xué)將一小段真空室內(nèi)的電場和磁場理想化為方向均水平

向右的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場（如圖），電場強(qiáng)度大小為反磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為凡若某電荷量為O的正離子

在此電場和磁場中運(yùn)動(dòng)，其速度平行于磁場方向的分量大小為垂直于磁場方向的分量大小為您不計(jì)

離子重力，則（）

?.電場力的瞬時(shí)功率為qEj說+詔B.該離子受到的洛倫茲力大小為“山

C.心與匕的比值不斷變大D.該離子的加速度大小不變

8.（2022?全國）空間存在著勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁場的方向垂直于紙面（XOy平面）向里，電場的方

向沿y軸正方向。一帶正電的粒子在電場和磁場的作用下，從坐標(biāo)原點(diǎn)。由靜止開始運(yùn)動(dòng)。下列四幅圖中，

可能正確描述該粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的是（）

9.（2022?廣東）（多選）如圖所示，磁控管內(nèi)局部區(qū)域分布有水平向右的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)

磁場。電子從材點(diǎn)由靜止釋放，沿圖中所示軌跡依次經(jīng)過伏。兩點(diǎn)。已知姒戶在同一等勢面上，下列說

法正確的有（）

A.電子從N到只電場力做正功B.“點(diǎn)的電勢高于戶點(diǎn)的電勢

C.電子從M到M洛倫茲力不做功D.電子在材點(diǎn)所受的合力大于在P點(diǎn)所受的合力

10.如圖所示，粗糙木板必V豎直固定在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中。C=O時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為必、電荷量

為q的帶正電物塊沿例V以某一初速度豎直向下滑動(dòng)，則物塊運(yùn)動(dòng)的r—t圖像不可能是（）

XBX

XXN

H.（2023?全國?高三專題練習(xí)）（多選）如圖所示，在水平勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，有

一豎直足夠長固定絕緣桿胭V；小球尸套在桿上，已知尸的質(zhì)量為以電荷量為+o（g>0）,電場強(qiáng)度為乙

磁感應(yīng)強(qiáng)度為6,2與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為“，重力加速度為g。小球由靜止開始下滑直到穩(wěn)定的過程中（）

A.小球的加速度一直減小

B.小球的機(jī)械能和電勢能的總和保持不變

C.下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度可能是尸竿譽(yù)

2μqB

D.下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度可能是產(chǎn)簪等

12.（2022?全國?高三課時(shí)練習(xí)）如圖所示，在水平面上固定一傾角為0=60°的光滑絕緣斜面OA,斜

面所處整個(gè)空間存在垂直于斜面斜向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，電場強(qiáng)度大小E=5V∕m,

磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=苧T。一個(gè)電荷量為q=0.2C、質(zhì)量為m=（Mkg的帶電小球（帶正電）在斜面頂端。點(diǎn)

由靜止釋放，小球經(jīng)過斜面上C點(diǎn)時(shí)離開斜面，運(yùn)動(dòng)到斜面下端4點(diǎn)正上方的D點(diǎn)（圖中未畫出）時(shí)加速度

為0,重力加速度g=10m∕s2,則小球從。點(diǎn)到C點(diǎn)的時(shí)間和小球經(jīng)過。點(diǎn)的速度大小分別為（）

A∕?Θ

A.1.5s；15m∕sB.1.5s；30m∕sC.3s；3m∕sD.3s；1.5m∕s

13.(2023?全國?高三專題練習(xí))如圖所示，水平向左的勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E=4V∕m,垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)

磁場的B=27,質(zhì)量為m=lkg的帶正電的小物塊A從豎直絕緣墻上的M點(diǎn)由靜止開始下滑，滑行力=0.8m至U

達(dá)N點(diǎn)時(shí)離開墻面開始做曲線運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)一點(diǎn)開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)速度與水平方向成45°角，P

點(diǎn)離開”點(diǎn)的豎直高度為H=I.6m,取g=10m∕s2試求：

(1)A沿墻下滑克服摩擦力做的功洛；

(2)。點(diǎn)與"點(diǎn)的水平距離Xp。

14.(2022?全國?高三課時(shí)練習(xí))如圖所示，在Koy坐標(biāo)系內(nèi)，圓心角為127。的內(nèi)壁光滑的圓管c?,圓心

位于原點(diǎn)。處，Oa連線與X軸重合。坐標(biāo)系內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場，在第四象限有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)

磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為現(xiàn)將一質(zhì)量為小、帶電荷量為+q的小球從圓管的α端無初速度釋放，小球從圓

管的b端飛出后沿直線運(yùn)動(dòng)到X軸。已知圓管直徑略大于小球直徑，重力加速度為g。求：

(1)該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E的大小；

(2)小球沿管下滑到達(dá)y軸前的瞬間對(duì)管壁的作用力；

(3)小球從b端飛出后第二次到達(dá)X軸時(shí)的橫坐標(biāo)。

15.如圖所示，有一個(gè)無重力空間，F(xiàn)方向?yàn)樨Q直方向，在的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方

向垂直于紙面向里，大小為6=IT,絕緣光滑空心細(xì)管MN的長度為A=3m,管內(nèi)M端有一質(zhì)量為mθ.1kg、

帶正電于0.1C的小球，開始時(shí)小球相對(duì)管靜止.管帶著小球沿垂直于管長度方向，以恒定速度/5m∕s向

右方運(yùn)動(dòng).求：

(1)已知進(jìn)入磁場后小球?qū)蚣铀偕仙?，求小球上升的加速度?/p>

(2)小球在從管的〃端到/V端的過程中，管壁對(duì)小球做的功：

(3)當(dāng)細(xì)管以?F5ΠI∕S進(jìn)入磁場時(shí)，若給管一定的外力，使其以a=2.0m∕s2的恒定加速度向右勻加速運(yùn)動(dòng)，

小球?qū)⒉荒芤院愣铀俣壬仙?為保證小球仍能在管中勻加速上升，需讓細(xì)管與小球間具有一特定的摩擦

因數(shù)〃.試求該〃值，及小球相對(duì)管上升的加速度外.(要求〃〈1)

yjκ

XX×××××

yβ××X×

X××XX

XX×××

××××x

XXXXX

16.如圖所示，平面直角坐標(biāo)系的第二象限內(nèi)存在水平向左的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，-質(zhì)

量為粗、電荷量為+q的小球從4點(diǎn)以速度北沿直線4。運(yùn)動(dòng)，4。與X軸負(fù)方向成53°角。在y軸與MN之間的區(qū)

域I內(nèi)加一電場強(qiáng)度最小的勻強(qiáng)電場后，可使小球繼續(xù)做直線運(yùn)動(dòng)到MN上的C點(diǎn)，MN與PQ之間區(qū)域∏內(nèi)

存在寬度為d的豎直向上勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，小球在區(qū)域H內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)并恰好不

能從右邊界飛出，已知小球在C點(diǎn)的速度大小為2%,重力加速度為g,sin53o=0.8,cos530=0.6,求:

(1)第二象限內(nèi)電場強(qiáng)度El的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度當(dāng)?shù)拇笮?

(2)區(qū)域I內(nèi)最小電場強(qiáng)度&的大小和方向；

(3)區(qū)域H內(nèi)電場強(qiáng)度E3的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度當(dāng)?shù)拇笮　?/p>

↑y

M

X'1XI；XE3

X

II

×

17.(2022?湖北省羅田縣第一中學(xué)模擬預(yù)測)如圖所示，坐標(biāo)系Xa在豎直平面內(nèi)，y軸的正方向豎直

向上，y軸的右側(cè)空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為EHy軸的左側(cè)空間存在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，

磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)廬1T,電場方向豎直向上，電場強(qiáng)度反尸2N/C。i=0時(shí)刻，一個(gè)帶正電的

微粒在。點(diǎn)以V=√∑m∕s的初速度沿著與X軸負(fù)方向成45°角的方向射入y軸的左側(cè)空間，微粒的電荷量

于IoiiC,質(zhì)量ΛF2X10%g,重力加速度g取IOnI/s)求：

(1)微粒從。點(diǎn)射入后第一次通過y軸的位置；

(2)&為何值時(shí)，微粒從。點(diǎn)射入后，第二次通過y軸時(shí)恰好經(jīng)過。點(diǎn)。

八V

AE

..............................1.......

18.(2022?山東濰坊?三模)在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)前，通常都要根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)中需要改變的物理量、

可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果等因素，在實(shí)驗(yàn)裝置中選擇一個(gè)合適的坐標(biāo)系后才能開展實(shí)驗(yàn)。為測量帶電粒子在電

磁場中的運(yùn)動(dòng)情況，在某實(shí)驗(yàn)裝置中建立如圖所示直角坐標(biāo)系，并沿y軸負(fù)方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的

勻強(qiáng)磁場。此設(shè)備中同時(shí)還可以加任意方向的、大小可變的勻強(qiáng)電場。一質(zhì)量為以帶電荷量為+°(0>O)

的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)。以初速度y沿X軸正方向射入，不計(jì)粒子重力的影響。

(1)若該粒子恰好能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求所加電場強(qiáng)度￡的大小和方向；

(2)若不加電場，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度8的大小，不改變方向，使該粒子恰好能夠經(jīng)過坐標(biāo)為(√5α,0,-a)

的點(diǎn)，求改變后的磁感應(yīng)強(qiáng)度8'的大??；

(3)改變電場的大小和方向，也可以改變運(yùn)動(dòng)電荷經(jīng)過的位置。若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度6的大小和方向不變,

將電場強(qiáng)度大小調(diào)整為少，方向平行于yθz平面，使該粒子能夠在入行平面內(nèi)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)過

坐標(biāo)為(Wa,a,0)的點(diǎn)，求調(diào)整后電場強(qiáng)度少的大小和方向。

19.(2022?江蘇連云港?模擬預(yù)測)如圖所示，沿水平和豎直方向建立直角坐標(biāo)系，沿X軸放置一塊長

為Iod的絕緣板，y軸左側(cè)固定一內(nèi)壁光滑的半圓管道(內(nèi)徑很小)，半圓直徑為4且與y軸重合。第一

象限內(nèi)絕緣板的上方存在有界的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場強(qiáng)度E=駕，方向豎直向上，磁場方向垂直于

q

坐標(biāo)平面向外，大小未知，豎直方向邊界未知。一帶電量為°、質(zhì)量為加的絕緣小球A（直徑略小于管道內(nèi)

徑）靜止在坐標(biāo)原點(diǎn)。處，質(zhì)量也為0的不帶電的小球B以初速度未知）向左運(yùn)動(dòng)，與A球發(fā)生彈性

正碰。

（1）若碰撞后A球能過管道最高點(diǎn)，則。至少多大？

（2）若場區(qū)邊界匕=d,A球通過最高點(diǎn)后能與B球再次發(fā)生彈性正碰，并且使B球恰能通過最高點(diǎn)，則磁

感應(yīng)強(qiáng)度為多大？

（3）若場區(qū)邊界y2=：d,A球以方=穿通過最高點(diǎn)后恰好從坐標(biāo)為（44G的一點(diǎn)水平射出場區(qū)，則

O3

20.（2022?河北?模擬預(yù)測）空間中存在上、下兩個(gè)不同的勻強(qiáng)電場區(qū)域，已知上、下場區(qū)的水平長度

為L,上、下場區(qū)的寬度均為4如圖所示.電荷量為+q、質(zhì)量為小的帶電