高中物理知识点整理复合场

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复合场知识点总结

复合场知识点总结

复合场知识点总结在物理学中,复合场是一个重要且富有挑战性的概念。

复合场通常指的是电场、磁场和重力场中的两个或多个同时存在于同一空间区域的情况。

理解和掌握复合场的相关知识,对于解决许多物理问题至关重要。

首先,让我们来了解一下电场。

电场是由电荷产生的,它对处在其中的电荷有力的作用。

电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,用E 表示。

电场强度的定义式为 E =F / q,其中 F 是电荷所受的电场力,q 是电荷量。

磁场则是由电流或磁体产生的。

磁场对运动电荷或电流有力的作用,这个力被称为洛伦兹力或安培力。

磁感应强度 B 用来描述磁场的强弱和方向。

当电场和磁场同时存在时,就形成了电磁场。

在电磁场中,带电粒子的运动情况较为复杂。

如果带电粒子的初速度与电场和磁场的方向都垂直,那么它将做匀速圆周运动。

此时,洛伦兹力提供向心力,即qvB = mv²/ r,由此可以得出半径 r = mv /(qB) 。

重力场是我们日常生活中最为熟悉的场之一,物体在重力场中会受到重力的作用。

重力的大小 G = mg,其中 m 是物体的质量,g 是重力加速度。

在复合场中,带电粒子的运动情况取决于电场、磁场和重力场的强度、方向以及带电粒子的初速度、电荷量和质量等因素。

如果电场力和重力平衡,而磁场力不为零,带电粒子将在磁场中做匀速圆周运动。

例如,在速度选择器中,电场力和洛伦兹力平衡,只有速度满足特定条件的带电粒子才能通过。

当电场力、磁场力和重力三力平衡时,带电粒子将做匀速直线运动。

这种情况在实际问题中也较为常见。

还有一种情况是,带电粒子在复合场中的运动轨迹是复杂的曲线。

解决这类问题时,通常需要将带电粒子的运动分解为沿着电场、磁场和重力场方向的分运动,然后分别进行分析和计算。

在解决复合场问题时,我们需要熟练运用牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等物理规律。

例如,当带电粒子在复合场中做非匀变速运动时,动能定理和能量守恒定律往往能发挥重要作用。

高中物理复合场问题归纳

高中物理复合场问题归纳

高中物理复合场问题分类总结高中物理复合场问题综合性强,覆盖的考点多(如牛顿定律、动能定理、能量守恒和圆周运动),是理综试题中的热点、难点。

复合场一般包括重力场、电场、磁场,该专题所说的复合场指的是磁场与电场、磁场与重力场、电场与重力场,或者是三场合一。

所以在解题时首先要弄清题目是一个怎样的复合场。

一、无约束1、 匀速直线运动如速度选择器。

一般是电场力与洛伦兹力平衡。

分析方法:先受力分析,根据平衡条件列方程求解1、 设在地面上方的真空室内,存在匀强电场和匀强磁场.已知电场强度和磁感强度的方向是相同的,电场强度的大小E =4.0V/m ,磁感强度的大小B =0.15T .今有一个带负电的质点以=υ20m/s 的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动,求此带电质点的电量q 与质量之比q/m 以及磁场的所有可能方向.解析:由题意知重力、电场力和洛仑兹力的合力为零,则有22)()(Eq Bq mg +=υ=q 222E B +υ,则222E B g m q +=υ,代入数据得,=m q / 1.96C/㎏,又==E B /tan υθ0.75,可见磁场是沿着与重力方向夹角为75.0arctan =θ,且斜向下方的一切方向2、(海淀区高三年级第一学期期末练习)15.如图28所示,水平放置的两块带电金属板a 、b 平行正对。

极板长度为l ,板间距也为l ,板间存在着方向竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里磁感强度为B 的匀强磁场。

假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域。

一质量为m的带电荷量为q 的粒子(不计重力及空气阻力),以水平速度图28q lv 0从两极板的左端中间射入场区,恰好做匀速直线运动。

求:(1)金属板a 、b 间电压U 的大小;(2)若仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的2倍,粒子将击中上极板,求粒子运动到达上极板时的动能大小;(3)若撤去电场,粒子能飞出场区,求m 、v 0、q 、B 、l 满足的关系;(4)若满足(3)中条件,粒子在场区运动的最长时间。

复合场

复合场

带电粒子在复合场中的运动一、复合场及其特点这里所说的复合场是指电场、磁场、重力场并存,或其中某两种场并存的场.带电粒子在这些复合场中运动时,必须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用或其中某两种力的作用,因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要.二、带电粒子在复合场电运动的基本分析1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时,粒子将做匀速直线运动或静止.2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时,粒子将做变速直线运动.3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时,粒子将做匀速圆周运动.4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时,粒子将做变加速运动,这类问题一般只能用能量关系处理.三、电场力和洛仑兹力的比较1.在电场中的电荷,不管其运动与否,均受到电场力的作用;而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛仑兹力的作用.2.电场力的大小F=Eq,与电荷的运动的速度无关;而洛仑兹力的大小f=Bqvsin α,与电荷运动的速度大小和方向均有关.3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反;而洛仑兹力的方向始终既和磁场垂直,又和速度方向垂直.4.电场力既可以改变电荷运动的速度大小,也可以改变电荷运动的方向,而洛仑兹力只能改变电荷运动的速度方向,不能改变速度大小5.电场力可以对电荷做功,能改变电荷的动能;洛仑兹力不能对电荷做功,不能改变电荷的动能.6.匀强电场中在电场力的作用下,运动电荷的偏转轨迹为抛物线;匀强磁场中在洛仑兹力的作用下,垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧.四、对于重力的考虑重力考虑与否分三种情况.(1)对于微观粒子,如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力,因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小,可以忽略;而对于一些实际物体,如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力.(2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的,这种情况比较正规,也比较简单.(3)对未知名的带电粒子其重力是否忽略又没有明确时,可采用假设法判断,假设重力计或者不计,结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确,否则假设错误.五、复合场中的特殊物理模型1.带电粒子在复合场中的运动(组合场)例1 如图所示,在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,在X轴下方有沿y轴负方向的匀强电场,场强为E.一质量为m,电量为-q 的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出.射出之后,第三次到达X轴时,它与点O的距离为L.求此粒子射出时的速度V和运动的总路程(重力不计).例2.如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向外。

高中物理复习精讲 第10讲 复合场专题

高中物理复习精讲  第10讲 复合场专题

1.带电粒子在复合场中的受力复合场是指电场、磁场和重力场并存,或者其中某两场并存,或分区域存在的某一空间。

粒子经过该空间时可能受到的力有重力、电场力和洛伦兹力,抓住三个力的特点是分析和求解相关问题的前提和基础。

2.带电粒子在复合场中的几种典型运动 ⑴ 直线运动 自由的带电粒子(无轨道约束)在匀强电场、匀强磁场和重力场中做的直线运动应该是匀速直线运动,除非运动方向沿匀强磁场方向而粒子不受洛伦兹力,这是因为电场力和重力都是恒力,带电粒子在复合场中的运动知识点睛第10讲 复合场专题重力:若为基本粒子(如电子、质子、α粒子、离子等)一般不考虑重力;若为带电颗粒(如液滴、油滴、小球、尘埃等)一般需要考虑重力。

电场力:带电粒子(体)在电场中一定受到电场力作用,在匀强电场中,电场力为恒力,大小为F qE =。

电场力的方向与电场的方向相同或相反。

静电场中,电场力做功也与路径无关,只与初末位置的电势差有关,电场力做功一定伴随着电势能的变化。

洛伦兹力:带电粒子(体)在磁场中受到的洛伦兹力与运动的速度(大小、方向)有关,洛伦兹力的方向始终既和磁场方向垂直,又和速度方向垂直,故洛伦兹力永远不做功,也不会改变粒子的动能。

当速度变化时,会引起洛伦兹力的变化,合力也相应的发生变化,粒子的运动方向就要改变而做曲线运动。

当匀速直线运动时,0F 合,常用力的合成法分析。

⑵ 匀速圆周运动......当带电粒子进入匀强电场、匀强磁场和重力场共存的复合场中,电场力和重力相平衡,粒子运动方向与匀强磁场方向相垂直时,带电粒子就在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。

可等效为仅在洛伦兹力作用下的匀速圆周运动。

此种情况下要同时应用平衡条件和向心力公式分析。

⑶ 曲线运动.... 当带电粒子所受的合外力是变力,且与初速度方向不在一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹不是圆弧,也不是抛物线。

3.带电粒子在复合场中运动的力学观点⑴ 正确的受力分析:除重力、弹力、摩擦力外,要特别注意电场力和洛伦兹力的分析,搞清场和力的空间方向及关系。

高三物理磁场专题复习二带电粒子在复合场中的运动知识点分析.

高三物理磁场专题复习二带电粒子在复合场中的运动知识点分析.

高考综合复习——磁场专题复习二带电粒子在复合场中的运动知识要点梳理知识点一——带电粒子在复合场中的运动▲知识梳理一、复合场复合场是指电场、磁场和重力场并存或其中某两种场并存,或分区域存在。

粒子在复合场中运动时,要考虑静电力、洛伦兹力和重力的作用。

二、带电粒子在复合场中运动问题的分析思路1.正确的受力分析除重力、弹力和摩擦力外,要特别注意电场力和磁场力的分析。

2.正确分析物体的运动状态找出物体的速度、位置及其变化特点,分析运动过程。

如果出现临界状态,要分析临界条件。

带电粒子在复合场中做什么运动,取决于带电粒子的受力情况。

(1)当粒子在复合场内所受合力为零时,做匀速直线运动(如速度选择器)。

(2)当带电粒子所受的重力与电场力等值反向,洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。

(3)当带电粒子所受的合力是变力,且与初速度方向F在一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线,由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区,因此粒子的运动情况也发生相应的变化,其运动过程也可能由几种不同的运动阶段所组成。

3.灵活选用力学规律是解决问题的关键(1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时,应根据平衡条件列方程求解。

(2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时,往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。

(3)当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时,应选用动能定理或能量守恒列方程求解。

注意:由于带电粒子在复合场中受力情况复杂,运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解。

4.三种场力的特点(1)重力的大小为,方向竖直向下.重力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的质量有关外,还与始末位置的高度差有关。

(2)电场力的大小为,方向与电场强度E及带电粒子所带电荷的性质有关,电场力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的电荷量有关外,还与始末位置的电势差有关。

高三物理第一轮复习:带电粒子在复合场中的运动、回旋加速器 知识精讲

高三物理第一轮复习:带电粒子在复合场中的运动、回旋加速器 知识精讲

高三物理第一轮复习:带电粒子在复合场中的运动、回旋加速器【本讲主要内容】带电粒子在复合场中的运动、回旋加速器复合场、带电粒子在复合场中的运动规律,应用复合场的几种物理模型【知识掌握】 【知识点精析】1 复合场:复合场是指电场、磁场和重力场并存,或者其中某两场并存,或分区域存在的某一空间。

粒子经过该空间时可能受到三种场力。

(1)重力:若为基本粒子(如电子、质子、α粒子、离子等)一般不考虑重力;若为带电颗粒(如液滴、油滴、小球、尘埃等)一般需要考虑重力。

(2)电场力:带电粒子(体)在电场中一定受到电场力的作用。

在匀强电场中,电场力为恒力,且电场力做功与路径无关。

这两点与重力很类似,因此电场力是平衡重力的最理想的力。

(3)洛仑兹力:带电粒子(体)在磁场中受到的洛仑兹力与运动的速度(大小、方向)有关,且F v 洛⊥,故洛仑兹力永远不做功,也不会改变粒子的动能。

2 带电粒子在复合场中的几种典型运动(1)直线运动:自由的带电粒子(无轨道约束)在匀强电场、匀强磁场和重力场中做的直线运动应该是匀速直线运动,除非运动方向沿匀强磁场方向而粒子不受洛仑兹力。

当匀速直线运动时,F 合=0,常作为解题的切入点。

(2)匀速圆周运动:当带电粒子进入匀强电场、匀强磁场和重力场共存的复合场中,电场力和重力相平衡,粒子运动方向与匀强磁场方向相垂直时,带电粒子就在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动。

可等效为仅在洛仑兹力作用下的匀速圆周运动。

此种情况下,要同时应用平衡条件和向心力公式分析。

(3)曲线运动:当带电粒子所受的合外力是变力,且与初速度方向不在一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹不是圆弧,也不是抛物线。

此种情况往往根据重力、电场力做功情况求粒子动能及速率的改变。

3 应用复合场的几个模型 (1)速度选择器:①原理:如图所示,由所受重力可忽略不计,运动方向相同而速率不同的正粒子组成的粒子束射入相互正交的匀强电场E 和匀强磁场B 所组成的场区中,会受到如图所示的力的作用。

复合场知识点总结

复合场知识点总结

复合场知识点总结在物理学中,复合场是一个重要且复杂的概念。

它涵盖了电场、磁场和重力场等多种场的综合作用。

理解复合场对于解决许多物理问题至关重要。

一、电场电场是由电荷产生的一种物质场。

电荷分为正电荷和负电荷,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。

电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,用 E 表示。

其定义为单位正电荷在电场中所受的力。

电场强度的计算公式为 E = F / q ,其中 F 是电荷所受的电场力,q 是电荷的电量。

电场线是用来形象地描述电场的假想曲线。

电场线的疏密表示电场强度的大小,电场线的切线方向表示电场强度的方向。

常见的电场有:1、点电荷产生的电场:其电场强度的大小与距离电荷的距离 r 的平方成反比,即 E = kQ / r²,其中 k 是静电力常量,Q 是点电荷的电荷量。

2、匀强电场:电场强度的大小和方向处处相同。

二、磁场磁场是由磁体或电流产生的一种物质场。

磁场对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。

磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,用 B 表示。

其定义为垂直放入磁场中的一小段通电导线所受的磁场力 F 与电流 I 和导线长度 L 的乘积的比值,即 B = F /(IL) 。

磁感线是用来形象地描述磁场的假想曲线。

磁感线的疏密表示磁感应强度的大小,磁感线的切线方向表示磁场的方向。

常见的磁场有:1、条形磁铁产生的磁场:两端磁性最强,中间磁性最弱。

2、通电直导线产生的磁场:其磁感应强度的大小与距离导线的距离 r 成反比,与电流大小 I 成正比。

3、通电螺线管产生的磁场:类似于条形磁铁的磁场。

三、重力场重力场是由地球对物体的引力产生的。

物体在重力场中会受到重力的作用,重力的大小 G = mg ,其中 m 是物体的质量,g 是重力加速度。

四、复合场的类型1、电场与磁场的复合:这种复合场中,带电粒子同时受到电场力和洛伦兹力的作用。

当带电粒子的运动速度 v 与磁场方向平行时,洛伦兹力为零,粒子只受电场力作用,做匀变速直线运动。

16复合场

16复合场

复合场知识点1 复合场1 定义:重力场,电场,磁场三种场的至少两种或三种组合。

2 运动电荷在复合场的受力:重力,电场力,洛伦兹力。

重力,电场力,洛伦兹力三种力的比较力力的大小力的方向力的做功情况重力电场力洛伦兹力例1如图2所示,一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动,电场方向竖直向下,磁场方向垂直纸面向里,则下列说法正确的是() A.小球一定带正电B.小球一定带负电C.小球的绕行方向为顺时针D.改变小球的速度大小,小球将不做圆周运动练习1如图所示,质量为m,带电荷量为-q的微粒以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.如果微粒做匀速直线运动,则下列说法正确的是()A.微粒受静电力、洛伦兹力、重力三个力作用B.微粒受静电力、洛伦兹力两个力作用C.匀强电场的电场强度E=2mgq D.匀强磁场的磁感应强度B=mgq v练习2如图Z8-6所示的虚线区域内充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场.一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中未标出)穿出.若撤去该区域内的磁场而保留电场不变,另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入,从区域右边界穿出,则粒子b() A.穿出位置一定在O′点下方B.穿出位置一定在O′点上方C.在电场中运动时,电势能一定减小D.在电场中运动时,动能一定减小例2如图所示,一带正电的滑环套在水平放置且足够长的粗糙绝缘杆上,整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中。

现给环施以一个水平向右的冲量,使其运动,则滑环在杆上的运动情况不可能...是()A .先做减速运动,后做匀速运动B .一直做减速运动,直至静止C .先做加速运动,后做匀速运动D .一直做匀速运动练习1质量为m ,电量为q 的带正电小物块在磁感应强度为B ,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,沿动摩擦因数为μ的绝缘水平面以初速度v 0开始向左运动,如图10所示.物块经时间t 移动距离x 后停了下来,设此过程中,q 不变,则A .x>202v g μB .x<202v gμ C .t>00()mv mg qv B μ+D .t<00()mv mg qv B μ+ 例3如图所示,已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U 加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E 和匀强磁场B 的复合场中(E 和B 已知),小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动,则( )A .小球可能带正电B .小球做匀速圆周运动的半径为r =1B 2UE gC .小球做匀速圆周运动的周期为T =2πE BgD .若电压U 增大,则小球做匀速圆周运动的周期增加练习1 如图3所示是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B 和E .平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A 1A 2.平板S 下方有磁感应强度为B 0的匀强磁场.下列表述正确的是 ( )A .质谱仪是分析同位素的重要工具B .速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C .能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E /BD .粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ,粒子的比荷越小例4目前有一种磁强计,用于测定地磁场的磁感应强度.磁强计的原理如图所示,电路中有一段金属导体,它的横截面是宽为a 、高为b 的长方形,放在沿y 轴正方向的匀强磁场中,导体中通有沿x 轴正方向、大小为I 的电流.已知金属导体单位体积中的自由电子数为n ,电子电荷量为e ,金属导电过程中,自由电子所做的定向移动可视为匀速运动.两电极M 、N 均与金属导体的前后两侧接触,用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U .则磁感应强度的大小和电极M 、N 的正负为( )A.nebU I ,M 正、N 负B.neaU I,M 正、N 负C.nebU I ,M 负、N 正D.neaU I ,M 负、N 正 练习1如图所示,一段长方体形导电材料,左右两端面的边长都为a 和b ,内有带电量为q 的某种自由运动电荷.导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B .当通以从左到右的稳恒电流I 时,测得导电材料上、下表面之间的电压为U ,且上表面的电势比下表面的低.由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为( )A. IB |q |aU ,负B.IB |q |aU,正 C.IB |q |bU ,负 D.IB |q |bU,正 例5在平面直角坐标系xOy 中,第Ⅰ象限存在沿y 轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子从y 轴正半轴上的M 点以一定的初速度垂直于y 轴射入电场,经x 轴上的N 点与x 轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y 轴负半轴上的P 点垂直于y 轴射出磁场,已知ON=d,如图所示.不计粒子重力,求:(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R ;(2)粒子在M 点的初速度v 0的大小;(3)粒子从M 点运动到P 点的总时间t.练习1如图所示,在xOy 平面的第一象限有一匀强电场,电场的方向平行于y 轴向下;在x 轴和第四象限的射线OC 之间有一匀强磁场,磁感应强度的大小为B,方向垂直于纸面向外.有一质量为m,带有电荷量+q 的质点由电场左侧平行于x 轴射入电场.质点到达x 轴上A 点时,速度方向与x 轴的夹角为φ,A 点与原点O 的距离为d.接着,质点进入磁场,并垂直于OC 飞离磁场.不计重力影响.若OC 与x 轴的夹角也为φ,求(1)粒子在磁场中运动速度的大小;(2)匀强电场的场强大小.课时总结:运动电荷在复合场的可能受到的力:重力,电场力,洛伦兹力。

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高中物理知识点整理:复合场
高中物理知识点整理:复合场
复合场是指重力场、电场、磁场并存,或其中两场并存。

分布方式或同一区域同时存在,或分区域存在。

复合场是高中物理中力学、电磁学综合问题的高度集中。

既体现了运动情况反映受力情况、受力情况决定运动情况的思想,又能考查电磁学中的重点知识,因此,近年来这类题备受青睐。

通过上表可以看出,由于复合场的综合性强,覆盖考点较多,预计在2012年高考(微博)中仍是一个热点。

复合场的出题方式:
复合场可以图文形式直接出题,也可以与各种仪器(质谱仪,回旋加速器,速度选择器等)相结合考查。

一、重力场、电场、磁场分区域存在(例如质谱仪,回旋加速器)
此种出题方式要求熟练掌握平抛运动、类平抛运动、圆周运动的基本公式及解决方式。

重力场:平抛运动
电场:1.加速场:动能定理2.偏转场:类平抛运动或动能定理磁场:圆周运动
二、重力场、电场、磁场同区域存在(例如速度选择器)
带电粒子在复合场做什么运动取决于带电粒子所受合力及初速度,因此,把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来分析是解决此类问题的关键。

(一)若带电粒子在复合场中做匀速直线运动时应根据平衡条件解题,例如速度选择器。

则有Eq=qVB
(二)当带电粒子在复合场中做圆周运动时,
则有Eq=mgqVB=mv2/R
(2009年天津10题)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。

一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M 点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离
开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为θ。

不计空气阻力,重力加速度为g,求
(1)电场强度E的大小和方向;
(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;
(3)A点到x轴的高度h。

解析:本题考查平抛运动和带电
小球在复合场中的运动。

小球先做平抛再做圆周运动
(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡(恒力不能充当圆周运动的向心力),有Eq=mg得E=mg/q 重力的方向竖直向下,电场力方向只能向上,由于小球带正电,所以电场强度方向竖直向上。

(2)小球做匀速圆周运动,O′为圆心,MN为弦长,O′为M点速度垂线与MN中垂线的交点。

设半径为R,由几何关系知L/2R=sinθ小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供向心力,设小球做圆周运动的速率为v,有qVB=mV2/R由速度的合成与分解知V0/V=cosθ
得V0=qBL/2mtanθ
(3)设小球到M点时的竖直分速度为Vy,它与水平分速度的关系为
Vy=V0×tanθ
由匀变速直线运动规律
V2=2gh
得h=q2B2L2/8gm2
(三)当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时,应用动能定理或能量守恒解决。

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