高三物理复合场知识点复习

篇一：高三物理总复习复合场专题练习及答案

高三物理总复习：复合场

参考答案与试题解析

一、选择题

1．（3分）如图所示，空间存在着由匀强磁场B和匀强电场E组成的正交电磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里．有一带负电荷的小球P，从正交电磁场上方的某处自由落下，那么带电小球在通过正交电磁场时（ ）

2．（3分）如图所示，在某空间同时存在着相互正交的匀强电场E匀强磁场B电场方向竖直向下，有质量分别为m1，m2的a，b两带负电的微粒，a电量为q1，恰能静止于场中空间的c点，b电量为q2，在过C点的竖直平面内做半径为r匀速圆周运动，在c点a、b相碰并粘在一起后做匀速圆周运动，则（ ）

3．（3分）设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是（ ）

4．（3分）回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示．如果用同一回旋加速器分别加速氚核（

粒子（）比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有（ ）

）和α

5．（3分）（2013?重庆）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（ ）

二、解答题

6．在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中，取正交坐标系O﹣xyz（z轴正方向竖直向上）如图所示，已知电场方向沿z轴正方向，大小为E；磁场方向沿y轴正方向，磁感应强度大小为B．重力加速度为g，问：一质量为m、带电量为+q的质点从原点出发能否在坐标轴（ x、y、z ）上以速度v做匀速运动？若能，m、q、E、B、v及g应满什么关系？若不能，说明理由．

7．如图（甲）所示为电视机中显像管的原理示意图，电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子，这些电子再经加速电场加速后，从O点进入偏转磁场中，经过偏转磁场后打到荧光屏MN上，使荧光屏发出荧光形成图象，不计逸出电子的初速度和重力．已知电子的质量为m、电荷量为e，加速电场的电压为U，偏转线圈产生的磁场分布在边长为l的正方形abcd区域内，磁场方向垂直纸面，且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．在每个周期内磁感应强度都是从﹣B0均匀变化到B0．磁场区域的左边界的中点与O点重合，ab边与OO′平行，右边界bc与荧光屏之间的距离为s．由于磁场区域较小，且电子运动的速度很大，所以在每个电子通过磁场区域的过程中，可认为磁感应强度不变，即为匀强磁场，不计电子之间的相互作用．

（1）求电子射出加速电场时的速度大小

（2）为使所有的电子都能从磁场的bc边射出，求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值B0

（3）荧光屏上亮线的最大长度是多少．

篇二：高三物理总复习：复合场+

高三物理总复习：复合场

一、选择题

1．（3分）如图所示，空间存在着由匀强磁场B和匀强电场E组成的正交电磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里．有一带负电荷的小球P，从正交电磁场上方的某处自由落下，那么带电小球在通过正交电磁场时（ ）

2．（3分）如图所示，在某空间同时存在着相互正交的匀强电场E匀强磁场B电场方向竖直向下，有质量分别为m1，m2的a，b两带负电的微粒，a电量为q1，恰能静止于场中空间的c点，b电量为q2，在过C点的竖直平面内做半径为r匀速圆周运动，在c点a、b相碰并粘在一起后做匀速圆周运动，则（ ）

3．（3分）设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是（ ）

4．（3分）回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示．如果用同一回旋加速器分别加速氚核（

粒子（）比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有（ ） ）和α

5．（3分）（2013?重庆）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（ ）

二、解答题

6．在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中，取正交坐标系O﹣xyz（z轴正方向竖直向上）如图所示，已知电场方向沿z轴正方向，大小为E；磁场方向沿y轴正方向，磁感应强度大小为B．重力加速度为g，问：一质量为m、带电量为+q的质点从原点出发能否在坐标轴（ x、y、z ）上以速度v做匀速运动？若能，m、q、E、B、v及g应满什么关系？若不能，说明理由．

7．如图（甲）所示为电视机中显像管的原理示意图，电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子，这些电子再经加速电场加速后，从O点进入偏转磁场中，经过偏转磁场后打到荧光屏MN上，使荧光屏发出荧光形成图象，不计逸出电子的初速度和重力．已知电子的质量为m、电荷量为e，加速电场的电压为U，偏转线圈产生的磁场分布在边长为l的正方形abcd区域内，磁场方向垂直纸面，且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．在每个周期内磁感应强度都是从﹣B0均匀变化到B0．磁场区域的左边界的中点与O点重合，ab边与OO′平行，右边界bc与荧光屏之间的距离为s．由于磁场区域较小，且电子运动的速度很大，所以在每个电子通过磁场区域的过程中，可认为磁感应强度不变，即为匀强磁场，不计电子之间的相互作用．

（1）求电子射出加速电场时的速度大小

（2）为使所有的电子都能从磁场的bc边射出，求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值B0

（3）荧光屏上亮线的最大长度是多少．

篇三：高三物理总复习专题讲座复合场

第一讲：带电粒子在复合场中的运动

“场”是现代物理的重要支柱，场是一种特殊的物质。电磁学知识是以“场”为基础的。电场对运动电荷的作用力与电荷的运动状态无关，磁场对运动电荷才有作用力。静止的电荷只产生电场，而运动的电荷除产生电场外还产生磁场。变化的电场能产生磁场，变化的磁场能产生电场，变化的电场和变化的磁场交替产生，由发生区域向外传播形成电磁波。

本讲内容概念多，题目综合性强，尤其是带电体在复合场中的运动问题，这里讲的复合场指电场、磁场和重力场并存，或其中某两种场并存，或分区域存在。当带电体所受合外力为零时，将处于静止或匀速直线运动状态；当带电体作匀速圆周运动时，洛仑兹力作向心力，其余各力的合力必为零；当带电体受合力大小与方向均变化时，将作非匀变速曲线运动。本讲中不少知识在实际生产、生活中有广泛的应用，如速度选择器、磁流体发电机、粒子加速器等。解决带电体在复合场中的运动问题的基本思路是：正确的受力分析，其次是场力（是否考虑重力，要视具体情况而定）?弹力?摩擦力；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，如出现临界状态，要分析临界条件。要恰当地灵活地运用动力学的三大方法解决问题。

一、带电粒子

通常指电子、质子、氚核和α粒子等微观粒子，一般可不计重力．

二、复合场

1、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.

2、带电粒子在这些复合场中运动时，必须同时考虑电场力、洛伦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.

三、带电粒子在复合场中的运动性质

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，则粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理.

处理带电粒子在电场和磁场中运动问题的基本方法．

1、带电粒子在匀强电场和匀强磁场共存区域内运动时，往往既要受到电场力作用，又要受到洛仑兹力作用．这两个力的特点是，电场力是恒力，而洛仑兹力的大小、方向随速度变化．若二力平衡，则粒子做匀速直线运动．若二力不平衡，则带电粒子所受合外力不可能为恒力，因此带电粒子将做复杂曲线运动．

2、解决粒子做复杂曲线运动问题时，必须用动能定理或能量关系处理．这里要抓住场力做功和能量变化的特点，即电场力做功与电势能变化的特点，以及洛仑兹力永远不做功．

3、若匀强电场和匀强磁场是分开的独立的区域，则带电粒子在其中运动时，分别遵守在电场和磁场中运动规律运动，处理这类问题时要注意分阶段求解．

1

【例1】空间存在相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B，其方向如图所

示．一带电粒子+q以初速度v0垂直于电场和磁场射入，则粒子在场

中的运动情况可能是

A．沿初速度方向做匀速运动

B．在纸平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动

C．在纸平面内做轨迹向下弯曲的匀变速曲线运动

D．初始一段在纸平面内做轨迹向上（或向下）弯曲的非匀变速曲线

运动

分析与解：粒子在场中要受到电场力和洛仑兹力作用．其中电场力为方向竖直向下的恒力；洛仑兹力方向与速度方向垂直且在垂直磁场的纸面内，初态时其方向为竖直向上，随速度大小和方向的变化，洛仑兹力也发生变化．

若初态时，电场力和洛仑兹力相等，即qE=Bqv0，则粒子所受合外力为零，粒子做匀速运动． 若初态时，电场力和洛仑兹力不相等，则粒子所受合外力不为零，方向与初速度方向垂直（竖直向上或竖直向下），粒子必作曲线运动．比如粒子向下偏转，其速度方向变化，所受洛仑兹力方向改变；同时电场力做正功，粒子动能增加，速度增大，洛仑兹力大小也变化．此时粒子所受合外力大小、方向均变化，则粒子所做曲线运动为非匀变速曲线运动．故选项A、D正确．

【例2】如图所示为一电磁流量计的示意图，截面为正方形的非

磁性管，其边长为d，内有导电液体流动，在垂直液体流动

方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B．现测得液

体a、b两点间的电势差为U，求管内导电液体的流量Q为

多少？

分析：流量是指单位时间内流过某一横截面的液体的体

积．导电液体是指液体内含有正、负离子．在匀强磁场中，导电液体内的正、负离子在洛仑兹力作用下分别向下、上偏转，使管中上部聚积负电荷，下部聚积正电荷．从而在管内建立起一个方向向上的匀强电场，其场强随聚积电荷的增高而加强．后面流入的离子同时受到方向相反的洛仑兹力和电场力作用．当电场增强到使离子所受二力平衡时，此后的离子不再偏移，管上、下聚积电荷不再增加a、b两点电势差达到稳

定值U，可以计算出流量Q．

解：设液体中离子的带电量为q，因为

【例3】如图所示，两块平行放置的金属板，上板带正电，下板带等量负电．在两板间有一

垂直纸面向里的匀强磁场．一电子从两板左侧以速度v0沿金属板方向射入，当两板间磁场的磁感应强度为B1时，电子从a点射出两板，射出时的

速度为2v．当两板间磁场的磁感应强度变为B2时，电子从

b点射出时的侧位移仅为从a点射出时侧匀称的

从b点射出时的速率．

分析：电子在合场中受到电场力和洛仑兹力，初态时电子所受二

力不平衡，电子将发生偏转．因为洛仑兹力的大小、方向均

变化，电子所受合力为变力，做非匀变速曲线运动．若用动能定理处理问题，则需知：

2 1，求电子4

电场力做功与路径无关，与带电量和初、末两位臵的电势差有关．洛仑兹力永远不做功．若用能量守恒定律处理问题，则需知：电子在磁场中只有动能，没有势能；电子在电场中不仅有动能，而且还有势能，因此要规定零电势面．

解一：设aO两点电势差为U，电子电量为e，质量m．依据动能定理可知：

解二：设O点所在等势面为零电势面，其余同上．依据能量守恒定律可知：

电子从a点射出，其守恒方程为：

电子从b点射出，其守恒方程为：

【例4】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）．

分析：带电粒子在x轴上方运动只受洛仑兹力作用，做匀速圆周运动，又因为x轴是磁场的边界，粒子入射速度方向与磁场垂直，所以粒子的轨迹为半圆．带电粒子在x轴下方运动只受电场力作用，速度方向与力在一条直线上，粒子做匀变速直线运动．即当粒子从磁场中以速度v垂直于x轴向下射出时，因电场力作用先匀减速到0，再反向加速至v，并垂直射入磁场（粒子在电场中做类平抛运动）．因为只要求讨论到粒子第三次到达x轴，所以粒子运动轨迹如图所示．

解：如图所示，有

L=4R

设粒子进入电场做减速运动的最大路程为

l，加速度为a，则

由前面分析知，粒子运动的总路程为

S=2rR+2l

3

1、（易错题） 如图所示，一块铜块左右两面接入电路中。有电流I自左向右流过铜块，当一磁感应强度为B的匀强磁场垂直前表面穿入铜块，从后表面垂直穿出时，在铜块上、下两面之间产生电势差，若铜块前、后两面间距为d，上、下两面间距为l。铜块单位体积内的自由电子数为n，电子电量为e，求铜板上、下两面之间

的电势差U为多少？并说明哪个面的电势高。

【错解】电流自左向右，用左手定则判断磁感线穿过手心四

指指向电流的方向，正电荷受力方向向上，所以正电荷聚集

在上极板。随着正负电荷在上、下极板的聚集，在上、下极

板之间形成一个电场，这个电场对正电荷产生作用力，作用

力方向与正电荷刚进入磁场时所受的洛仑兹力方向相反。当

电场强度增加到使电场力与洛仑兹力平衡时，正电荷不再向上表面移动。在铜块的上、下表

面形成一个稳定的电势差U。研究电流中的某一个正电荷，其带电量为q，根据牛顿第二定律有

由电流的微观表达式I=nqSv

由几何关系可知 S=dl

【错解原因】上述解法错在对金属导电的物理过程理解上。金

属导体中的载流子是自由电子。当电流形成时，导体内的自由

电子逆着电流的方向做定向移动。在磁场中受到洛仑兹力作用

的是自由电子。

【分析解答】铜块的电流的方向向右，铜块内的自由电子的定

向移动的方向向左。用左手定则判断：四指指向电子运动的反方向，磁感线穿过手心，大拇指所指的方向为自由电子的受力方向。图为自由电子受力的示意图。

随着自由电子在上极板的聚集，在上、下极板之间形成一个“下正上负”的电场，这个电场对自由电子产生作用力，

作用力方向与自由电子刚进入磁场时所受的洛仑兹力方向相反。当电场强度增加到使电场力与洛仑兹力平衡时，自由电子不再向上表面移动。在铜块的上、下

表面形成一个稳定的电势差U。研究电流中的某一个自由电子，其带电量为e，根据牛顿第二定律有

由电流的微观表达式I=neSv=nedlv。

。

4

第二讲： 带电质点在复合场中的运动

一、带电质点

是指重力不能忽略，但又可视为质点的带电体．如带电小球，带电油滴，带电尘埃等

二、磁偏转与电偏转的区别

1、受力特征的区别

（1）在磁偏转中，带电粒子所受的是洛仑兹力与粒子的速度相关，洛仑兹力产生的加速度使粒子的速度方向改变。

（2）在电偏转中，带电粒子所受到的电场力与速度无关，带电粒子在电场中所受的电场力是恒力，

2、运动规律的区别

（1）磁偏转中，粒子作匀速圆周运动

（2）电偏转中，粒子作类平抛运动

3、动能变化的区别

（1）磁偏转中，洛仑兹力不做功，动能不变

（2）电偏转中，电场力要做正功，动能要增加。

处理带电质点在匀强电场和匀强磁场中运动问题的方法

1、讨论带电质点在复合场中运动问题时，要先弄清重力、电场力、洛仑兹力的特点．根据质点受力情况和初速度情况判定运动形式．

2、讨论带电质点在复合场中运动问题时，还须清楚重力、电场力做功和重力势能、电势能变化关系．注意洛仑兹力不做功的特点．若带电质点只受场力作用，则它具有的动能、重力势能和电势能总和不变．

【例1】 如图，在某个空间内有一个水平方向的匀强电场，

电场强度，又有一个与电场垂直的水平方

向匀强磁场，磁感强度B＝10T。现有一个质量m＝

2×10-6kg、带电量q＝2×10-6C的微粒，在这个电场和磁场叠加的空间作匀速直线运动。假如在这个微粒经过某条电场线时突然撤去磁场，那么，当它再次经过同一条电场线时，微粒在电场线方向上移过了多大距离。（ｇ取10m／S2）

分析与解： 题中带电微粒在叠加场中作匀速直线运动，意味着

微粒受到的重力、电场力和磁场力平衡。进一步的分析可知：

洛仑兹力f与重力、电场力的合力F等值反向，微粒运动速度V

与f垂直，如图2。当撤去磁场后，

带电微粒作匀变速曲线运动，

可将此曲线运动分解为水平方向和竖直方向两个匀变速直线运

动来处理，如图

3

。由图可知：

又：

解之得：

5

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