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欢迎光临

欢迎光临. 敬请指导. 带电粒子在“复合场”中的运动 （一）. 莆田第二中学 郑少华. “ 复合场”： 电场、磁场和重力场并存或两种场并存，或分区域并存．粒子在复合场运动时要考虑 ________ 、 _________ 和重力作用．. 洛伦兹力. 静电力. 注： 分析带电粒子在复合场中的运动时，如果没有明确指出，则对于微观粒子如电子、质子、 α 粒子、离子等其重力可忽略不计；对于实际物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应考虑重力．. 带电粒子在匀强电场和匀强磁场中偏转的比较. 题型一 带电粒子在相互分离的电场和磁场中的运动.

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Presentation Transcript

  1. 欢迎光临 敬请指导

  2. 带电粒子在“复合场”中的运动（一） 莆田第二中学 郑少华

  3. “复合场”： 电场、磁场和重力场并存或两种场并存，或分区域并存．粒子在复合场运动时要考虑________、 _________和重力作用． 洛伦兹力 静电力 注： 分析带电粒子在复合场中的运动时，如果没有明确指出，则对于微观粒子如电子、质子、α粒子、离子等其重力可忽略不计；对于实际物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应考虑重力．

  4. 带电粒子在匀强电场和匀强磁场中偏转的比较

  5. 题型一 带电粒子在相互分离的电场和磁场中的运动 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．

  6. [思路点拨] 根据粒子在不同区域内的运动特点和受力特点画出轨迹，分别利用类平抛和圆周运动的分析方法列方程求解． 质点在磁场中的轨迹为一圆弧．由于质点飞离磁场时，速度垂直于OC，故圆弧的圆心在OC上．依题意，质点轨迹与x轴的交点为A，过A点作与A点的速度方向垂直的直线，与OC交于O′.由几何关系知，AO′垂直于OC，O′是圆弧的圆心.

  7. 点拨： • 处理这类带电粒子在分区域的电场、磁场中的运动问题，首先应分区域单独研究带电粒子在匀强电场中做类平抛运动、在匀强磁场中做匀速圆周运动，然后找出在两种场的分界线上的两种运动的联系即可解决问题。其中运动的合成与分解和几何关系的运用是解此类题的关键。

  8. 1．如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B＝2×10－3 T；磁场右边是宽度L＝0.2 m、场强E＝40 V/m、方向向左的匀强电场．一带电粒子电荷量q＝－3.2×10－19 C，质量m＝6.4×10－27 kg，以v＝4×104 m/s的速度沿OO′垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右边界射出．求： (1)大致画出带电粒子的运动轨迹； (2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径； (3)带电粒子飞出电场时的动能Ek.

  9. 答案：(1)见解析图　(2)0.4 m(3)7.68×10－18 J

  10. 题型二 带电粒子在相互叠加场中的运动 如图3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，磁场的磁感应强度为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轴正方向夹角为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.

  11. 点评：本题中带电粒子先在重力场中做平抛运动，再进入复合场中做匀速圆周运动，对于这种不同空间的组合场导致的运动组合型问题要注重过程分析，要善于画出粒子的运动轨迹图分析问题，要抓住各个不同运动的衔接点——速度纽带来解题．点评：本题中带电粒子先在重力场中做平抛运动，再进入复合场中做匀速圆周运动，对于这种不同空间的组合场导致的运动组合型问题要注重过程分析，要善于画出粒子的运动轨迹图分析问题，要抓住各个不同运动的衔接点——速度纽带来解题． 特别提醒： (1)全面正确地分析带电粒子的受力和运动特征是解题的前提，尤其是电场力和洛伦兹力的分析，特别要注意洛伦兹力要随带电粒子运动状态的变化而改变． (2)注意重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力始终和运动方向垂直、永不做功．

  12. 在如图4所示的空间中，存在场强为E的匀强电场，同时存在沿x轴负方向，磁感应强度为B的匀强磁场。一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动。据此可以判断出( ) A.质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能减小；沿z轴正方向电势升高 B.质子所受电场力大小等于eB，运动中电势能增大；沿z轴正方向电势降低 C.质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势升高 D.质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势降低 C 图4

  13. 带电粒子在复合场中的运动分类 (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______时，将处于静止状态或做匀速直线运动． 为零 (2)匀速圆周运动 当带电粒子所受的_____与________大小相等、方向相反时，带电粒子在_________的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动． 重力 电场力 洛伦兹力 (3)非匀变速曲线运动 当带电粒子所受的合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上，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．

  14. 解决带电粒子在复合场中运动问题的基本思路 1．弄清复合场的组成．一般有磁场、电场的复合；磁场、重力场的复合；磁场、电场、重力场三者的复合． 2．正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析． 3．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． 4．对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题，要分阶段进行处理．

  15. 5．画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律．5．画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律． (1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解． (2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿定律结合圆周运动规律求解． (3)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． (4)对于临界问题，注意挖掘隐含条件．

  16. 【点睛】 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． 分析带电质点在复合场中运动的方法归纳为四句话：受力分析是根本，运动分析是关键，把握规律是重点，临界挖掘破难点

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  18. 感谢您的光临

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