易错点21 带点粒子在磁场、组合场和叠加场中的运动（解析版）-备战2022年高考物理典型易错题辨析与精练

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易错点 21 带点粒子在磁场、组合场和叠加场中的运动

易错总结

一、带电粒子在匀强磁场中的运动

1．若 v∥B，带电粒子以速度 v做匀速直线运动，其所受洛伦兹力 F＝0.

2．若 v⊥B，此时初速度方向、洛伦兹力的方向均与磁场方向垂直，粒子在垂直于磁场方向的平面内运动．

(1)洛伦兹力与粒子的运动方向垂直，只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小．

(2)带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力．

二、复合场

1．复合场的分类

(1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存．

(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或相邻或在同一区域，电场、磁场交替出现．

2．三种场的比较

项目

名称　　

力的特点功和能的特点

重力场大小：G＝mg

方向：竖直向下

重力做功与路径无关

重力做功改变物体的重力势能

静电场

大小：F＝qE

方向：a.正电荷受力方向与场强方向相同

b.负电荷受力方向与场强方向相反

电场力做功与路径无关

W＝qU

电场力做功改变电势能

磁场洛伦兹力 F＝qvB

方向可用左手定则判断

洛伦兹力不做功，不改变带电粒

子的动能

三、带电粒子在复合场中的运动形式

1．静止或匀速直线运动

当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动．

2．匀速圆周运动

当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁

场的平面内做匀速圆周运动．

3．较复杂的曲线运动

当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一直线上，粒子做非匀变速曲线运动，

这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线．

4．分阶段运动

带电粒子可能依次通过几个情况不同的组合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同

的运动阶段组成．

解题方法

一、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动

1．圆心的确定

圆心位置的确定通常有以下两种基本方法：

(1)已知入射方向和出射方向时，可以过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的

交点就是圆弧轨道的圆心(如图甲所示，P为入射点，M为出射点)．

(2)已知入射方向和出射点的位置时，可以过入射点作入射方向的垂线，连线入射点和出射点，作其中垂线，

这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图乙所示，P为入射点，M为出射点)．

2．半径的确定

半径的计算一般利用几何知识解直角三角形．做题时一定要作好辅助线，由圆的半径和其他几何边构成直

角三角形．由直角三角形的边角关系或勾股定理求解．

3．粒子在匀强磁场中运动时间的确定

(1)粒子在匀强磁场中运动一周的时间为 T，当粒子运动轨迹的圆弧所对应的圆心角为 α时，其运动时间 t＝

T(或t＝T)．

确定圆心角时，利用好几个角的关系，即圆心角＝偏向角＝2倍弦切角．

(2)当v一定时，粒子在匀强磁场中运动的时间 t＝，l为带电粒子通过的弧长．

二、带电粒子在组合场中的运动

1．组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，一般为两场相邻或在同一区域电场、磁场交替

出现．

2．解题时要弄清楚场的性质、场的方向、强弱、范围等．

3．要正确进行受力分析，确定带电粒子的运动状态．

(1)仅在电场中运动

① 若初速度 v0与电场线平行，粒子做匀变速直线运动；

② 若初速度 v0与电场线垂直，粒子做类平抛运动．

(2)仅在磁场中运动

① 若初速度 v0与磁感线平行，粒子做匀速直线运动；

② 若初速度 v0与磁感线垂直，粒子做匀速圆周运动．

4．分析带电粒子的运动过程，画出运动轨迹是解题的关键．

特别提醒　从一个场射出的末速度是进入另一个场的初速度，因此两场界面处的速度(大小和方向)是联系

两运动的桥梁，求解速度是重中之重．

三、带电粒子在叠加场中的运动

1．带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动情况分类

(1)磁场力、重力并存

① 若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动．

② 若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体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、磁场力并存(不计重力的微观粒子)

① 若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动．

② 若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体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、磁场力、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若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒或动能定

理求解问题．

2．带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动

带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，

此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，运用动能定理、能量

守恒定律结合牛顿运动定律求出结果．

3．处理带电粒子在叠加场中的运动的基本思路

(1)弄清叠加场的组成．

(2)进行受力分析，确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合．

(3)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律．

当带电粒子在叠加场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解．

当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时，一定是电场力和重力平衡，洛伦兹力提供向心力，应用平衡条

件和牛顿运动定律分别列方程求解．

当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解．

【易错跟踪训练】

易错类型1：对物理概念理解不透彻

1．（2020·全国高三课时练习）用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹．图 (甲)是洛伦兹力

演示仪的实物图，图(乙)是结构示意图．励磁线圈通电后可以产生垂直纸面的匀强磁场，励磁线圈中的电

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