秘籍10 带电粒子在复合场、组合场中的运动问题（原卷+解析卷）——2025年高考物理压轴题专项通关秘籍（全国通用）

中小学教育资源及组卷应用平台 秘籍10 带电粒子在复合场、组合场中的运动问题 一、复合场中的运动考向 1、电场、磁场与重力场叠加的复合场：考查学生分析带电粒子在三种场共同作用下的受力，据牛顿第二定律确定加速度，进而分析运动轨迹。常需将复杂运动按初始条件和受力分解为简单分运动研究。 2、交变复合场中的粒子运动：当复合场中电场或磁场周期性变化，考查学生分段分析粒子在不同时段的受力与运动，结合场变化规律确定各阶段运动性质，建立物理量联系，求特定时刻粒子的位置和速度，对逻辑与数学运算能力要求高。 二、组合场中的运动考向 1、电场与磁场依次出现的组合场：考查学生综合分析带电粒子在电场加速、磁场偏转等不同阶段的运动，明确在电场用牛顿定律、动能定理分析加速，在磁场用洛伦兹力与圆周运动规律分析偏转，衔接各阶段速度、能量等物理量，求粒子最终运动状态。 2、多区域组合场中的复杂运动：题目设多个不同电场、磁场区域，带电粒子穿梭其中。考查学生梳理运动过程，确定不同区域运动轨迹和衔接点，依各区域场特点用相应物理规律，推导粒子在组合场中的运动，求通过各区域时间、最终射出位置等。 题型一 带电粒子在有界匀强磁场中做匀速圆周运动（计算题） 题型二 借助分立场区考查磁偏转+电偏转问题（计算题） 题型三 带电粒子(带电体)在叠加场作用下的运动（计算题） 1、带电粒子在组合场中的匀速圆周运动模型解法 Ⅰ组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场交替出现． Ⅱ带电粒子在组合场中运动的分析思路 第1步：粒子按照时间顺序进入不同的区域可分成几个不同的阶段． 第2步：受力分析和运动分析，主要涉及两种典型运动，如图所示． 第3步：用规律 2、先电场后磁场模型 【运动模型】 Ⅰ带电粒子先在匀强电场中做匀加速直线运动，然后垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动，如图. Ⅱ带电粒子先在匀强电场中做类平抛运动，然后垂直进入磁场做匀速圆周运动，如图. 3、先磁场后电场模型 【模型构建】(1)进入电场时粒子速度方向与电场方向相同或相反(如图甲所示)． (2)进入电场时粒子速度方向与电场方向垂直(如图乙所示)． 4、带电粒子在组合场中运动的应用--质谱仪模型 【模型构建】 1．作用 测量带电粒子质量和分离同位素的仪器． 2．原理(如图所示) (1)加速电场：qU＝mv2； (2)偏转磁场：qvB＝，l＝2r；由以上两式可得r＝ ，m＝，＝. 5、带电粒子在组合场中运动的应用--回旋加速器模型 1．构造： 如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒处于匀强磁场中，D形盒的缝隙处接交流电源． 2．原理： 交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等，使粒子每经过一次D形盒缝隙，粒子被加速一次． 3．最大动能： 由qvmB＝、Ekm＝mvm2得Ekm＝，粒子获得的最大动能由磁感应强度B和盒半径R决定，与加速电压无关． 4．总时间： 粒子在磁场中运动一个周期，被电场加速两次，每次增加动能qU，加速次数n＝，粒子在磁场中运动的总时间t＝T＝·＝. 6、带电粒子在叠加场中的运动模型 1．叠加场 电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存． 2．无约束情况下的运动 (1)洛伦兹力、重力并存 ①若重力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动． ②若重力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由此可求解问题． (2)电场力、洛伦兹力并存(不计重力的微观粒子) ①若电场力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动． ②若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题． (3)电场力、洛伦兹力、重力并存 ①若三力平衡，一定做匀速直线运动． ②若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动． ③若合力不 ... ...