带电粒子电磁场中的运动PPT讲稿.ppt

带电粒子电磁场中的运动第1页，共64页，编辑于2022年，星期六第2页，共64页，编辑于2022年，星期六第3页，共64页，编辑于2022年，星期六第4页，共64页，编辑于2022年，星期六2三种场的比较三种场的比较第5页，共64页，编辑于2022年，星期六第6页，共64页，编辑于2022年，星期六第7页，共64页，编辑于2022年，星期六应用升级应用升级1.地球大气层外部有一层复杂的电离地球大气层外部有一层复杂的电离 层，既分布有地磁场，也分布有电层，既分布有地磁场，也分布有电 场。假设某时刻在该空间中有一小场。假设某时刻在该空间中有一小 区域存在如图区域存在如图931所示的电场和所示的电场和 图图931 磁场；电场的方向在纸面内斜向左下方，磁场的方向磁场；电场的方向在纸面内斜向左下方，磁场的方向 垂直纸面向里。此时一带电宇宙粒子恰以速度垂直纸面向里。此时一带电宇宙粒子恰以速度v垂直垂直第8页，共64页，编辑于2022年，星期六于电场和磁场射入该区域，不计重力作用，则在该区域中，有关该于电场和磁场射入该区域，不计重力作用，则在该区域中，有关该带电粒子的运动情况不可能的是带电粒子的运动情况不可能的是 ()A仍做直线运动仍做直线运动 B立即向左下方偏转立即向左下方偏转C立即向右上方偏转立即向右上方偏转 D可能做匀速圆周运动可能做匀速圆周运动第9页，共64页，编辑于2022年，星期六解析：解析：比较比较Eq与与Bqv，因二者开始时方向相反，当二者相等时，因二者开始时方向相反，当二者相等时，A正确；当正确；当EqBqv时，向电场力方向偏，当时，向电场力方向偏，当EqBqv时，向洛时，向洛伦兹力方向偏，伦兹力方向偏，B、C正确，有电场力存在，粒子不可能做匀正确，有电场力存在，粒子不可能做匀速圆周运动，速圆周运动，D错错答案：答案：D第10页，共64页，编辑于2022年，星期六第11页，共64页，编辑于2022年，星期六第12页，共64页，编辑于2022年，星期六第13页，共64页，编辑于2022年，星期六第14页，共64页，编辑于2022年，星期六第15页，共64页，编辑于2022年，星期六第16页，共64页，编辑于2022年，星期六 应用升级应用升级 2.为监测某化工厂的污水排放量，技为监测某化工厂的污水排放量，技 术人员在该厂的排污管末端安装了术人员在该厂的排污管末端安装了 如图如图936所示的流量计。该装所示的流量计。该装 置由绝缘材料制成，长、宽、高分置由绝缘材料制成，长、宽、高分 图图936 别为别为a、b、c，左右两端开口。在垂直于上下底面方向，左右两端开口。在垂直于上下底面方向 加磁感应强度大小为加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面的匀强磁场，在前后两个内侧面第17页，共64页，编辑于2022年，星期六分别固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置分别固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用。若用Q表示污水流量表示污水流量(单位时间内排出的污水体积单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是()第18页，共64页，编辑于2022年，星期六A若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D污水流量污水流量Q与与U成正比，与成正比，与a、b无关无关第19页，共64页，编辑于2022年，星期六答案：答案：D第20页，共64页，编辑于2022年，星期六第21页，共64页，编辑于2022年，星期六知识检索知识检索“电偏转电偏转”和和“磁偏转磁偏转”的比较的比较磁偏磁偏转转电电偏偏转转受力受力特征特征v垂直于垂直于B时时，FBqvBv不垂直于不垂直于B时时，FBqvB，FB为变为变力，只改力，只改变变v的方向的方向无无论论v是否与是否与E垂垂直，直，FEqE，FE为为恒力恒力第22页，共64页，编辑于2022年，星期六第23页，共64页，编辑于2022年，星期六磁偏磁偏转转电电偏偏转转动动能能变变化化动动能不能不变变动动能能发发生生变变化化第24页，共64页，编辑于2022年，星期六典题例析典题例析例例1在平面直角坐标系在平面直角坐标系xOy中，第中，第象限存在沿象限存在沿y轴负方向的匀强电场，轴负方向的匀强电场，第第象限存在垂直于坐标平面向外的象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为匀强磁场，磁感应强度为B。一质量。一质量为为m、电荷量为、电荷量为q的带正电的粒子从的带正电的粒子从y轴轴正半轴上的正半轴上的M点以速度点以速度v0垂直于垂直于y轴射入轴射入 图图937电场，经电场，经x轴上的轴上的N点与点与x轴正方向成轴正方向成60角射入磁场，最后角射入磁场，最后从从y轴负半轴上的轴负半轴上的P点垂直于点垂直于y轴射出磁场，如图轴射出磁场，如图937所示。所示。不计粒子重力，求：不计粒子重力，求：第25页，共64页，编辑于2022年，星期六(1)M、N两点间的电势差两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从粒子从M点运动到点运动到P点的总时间点的总时间t。思路点拨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。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。第26页，共64页，编辑于2022年，星期六第27页，共64页，编辑于2022年，星期六第28页，共64页，编辑于2022年，星期六第29页，共64页，编辑于2022年，星期六第30页，共64页，编辑于2022年，星期六(1)电子经过电子经过x轴负半轴的坐标和此时速度方向与轴负半轴的坐标和此时速度方向与x轴的方向的夹角；轴的方向的夹角；(2)电子再次经过电子再次经过y轴负半轴的坐标。轴负半轴的坐标。第31页，共64页，编辑于2022年，星期六第32页，共64页，编辑于2022年，星期六第33页，共64页，编辑于2022年，星期六第34页，共64页，编辑于2022年，星期六知识检索知识检索 分析带电粒子在复合场中的运动，解题的思路主要有两条线分析带电粒子在复合场中的运动，解题的思路主要有两条线索：索：(1)力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿 第二定律并结合运动学规律求解。第二定律并结合运动学规律求解。(2)功能关系。根据场力及其他外力对带电粒子做功引起功能关系。根据场力及其他外力对带电粒子做功引起 的能量变化或全过程中的功能关系解决问题。的能量变化或全过程中的功能关系解决问题。第35页，共64页，编辑于2022年，星期六第36页，共64页，编辑于2022年，星期六第37页，共64页，编辑于2022年，星期六(2)油滴在油滴在P点得到的初速度大小。点得到的初速度大小。(3)油滴在第一象限运动的时间和离开第一象限处的坐标。油滴在第一象限运动的时间和离开第一象限处的坐标。审题指导审题指导解答本题应注意以下三点：解答本题应注意以下三点：(1)受力平衡，合外力为零；受力平衡，合外力为零；(2)进入第一象限时受力情况、运动情况；进入第一象限时受力情况、运动情况；(3)画出油滴的运动轨迹。画出油滴的运动轨迹。第38页，共64页，编辑于2022年，星期六第39页，共64页，编辑于2022年，星期六第40页，共64页，编辑于2022年，星期六第41页，共64页，编辑于2022年，星期六第42页，共64页，编辑于2022年，星期六拓展训练拓展训练2.如图如图9310所示，匀强电场场强所示，匀强电场场强 E4 V/m，方向水平向左，匀强磁，方向水平向左，匀强磁 场的磁感应强度场的磁感应强度B2 T，方向垂直，方向垂直 纸面向里，质量纸面向里，质量m1 kg的带正电小的带正电小 物体物体A，从，从M点沿绝缘粗糙的竖直墙点沿绝缘粗糙的竖直墙 图图9310 壁无初速度下滑，它滑行壁无初速度下滑，它滑行h0.8 m到到N点时脱离墙壁做点时脱离墙壁做 曲线运动，在通过曲线运动，在通过P点瞬时点瞬时A受力平衡，此时其速度与受力平衡，此时其速度与第43页，共64页，编辑于2022年，星期六水平方向成水平方向成45 角，且角，且P点与点与M点的高度差为点的高度差为H1.6 m，g取取10 m/s2。试求：。试求：(1)A沿墙壁下滑时，克服摩擦力做的功沿墙壁下滑时，克服摩擦力做的功Wf是多少？是多少？(2)P点与点与M点的水平距离点的水平距离s是多少？是多少？第44页，共64页，编辑于2022年，星期六第45页，共64页，编辑于2022年，星期六答案：答案：(1)6 J(2)0.6 m第46页，共64页，编辑于2022年，星期六第47页，共64页，编辑于2022年，星期六1(双选双选)(2012南昌模拟南昌模拟)如图如图9311 为一为一“滤速器滤速器”装置的示意图，装置的示意图，a、b 为水平放置的平行金属板，一束为水平放置的平行金属板，一束 具有各种不同速率的电子沿水平具有各种不同速率的电子沿水平 图图9311 方向经小孔方向经小孔O进入进入a、b两板之间。为了选取具有某种特两板之间。为了选取具有某种特 定速率的电子，可在定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面间加上电压，并沿垂直于纸面 的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能沿水平直线的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能沿水平直线OO 第48页，共64页，编辑于2022年，星期六运动，由运动，由O射出。不计重力作用。可能达到上述目的的射出。不计重力作用。可能达到上述目的的办法是办法是 ()A使使a板电势高于板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里板，磁场方向垂直纸面向里B使使a板电势低于板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里板，磁场方向垂直纸面向里C使使a板电势高于板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外板，磁场方向垂直纸面向外D使使a板电势低于板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外板，磁场方向垂直纸面向外第49页，共64页，编辑于2022年，星期六解析：解析：电子能沿水平直线运动，则电子所受的电场力与洛伦电子能沿水平直线运动，则电子所受的电场力与洛伦兹力大小相等方向相反，当兹力大小相等方向相反，当a板电势高于板电势高于b板时，根据左手定则板时，根据左手定则判断，磁场方向应垂直纸面向里，所以判断，磁场方向应垂直纸面向里，所以A正确正确C错误；当错误；当a板电板电势低于势低于b板时，根据左手定则判断，磁场方向应垂直纸面向外，板时，根据左手定则判断，磁场方向应垂直纸面向外，所以所以D正确正确B错误。错误。答案：答案：AD第50页，共64页，编辑于2022年，星期六2.(2012佛山模拟佛山模拟)如图如图9312所示，所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强某一真空室内充满竖直向下的匀强 电场电场E，在竖直平面内建立坐标系，在竖直平面内建立坐标系 xOy，在，在y0的空间内，的空间内，图图9312 将一质量为将一质量为m的带电液滴的带电液滴(可视为质点可视为质点)自由释放，此液自由释放，此液 滴则沿滴则沿y轴的负方向，以加速度轴的负方向，以加速度a2g(g为重力加速度为重力加速度)第51页，共64页，编辑于2022年，星期六做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，被安置在做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，被安置在原点的一个装置瞬间改变了带电性质原点的一个装置瞬间改变了带电性质(液滴所带电荷量和质液滴所带电荷量和质量均不变量均不变)，随后液滴进入，随后液滴进入y0的空间运动。液滴在的空间运动。液滴在y0的空间内以加速度的空间内以加速度a2g做匀加速直线运做匀加速直线运动，可知液滴带正电，且电场力等于重力，当液滴运动到坐动，可知液滴带正电，且电场力等于重力，当液滴运动到坐标原点时变为负电荷，液滴进入标原点时变为负电荷，液滴进入y 0的空间内运动，电场力的空间内运动，电场力等于重力，液滴做匀速圆周运动，重力势能先减小后增大，等于重力，液滴做匀速圆周运动，重力势能先减小后增大，电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，动能保持电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，动能保持不变，故选不变，故选D。答案：答案：D第53页，共64页，编辑于2022年，星期六3(2012大同联考大同联考)如图如图9313所示，所示，宽度为宽度为l0.8 m的某一区域存在相互的某一区域存在相互 垂直的匀强电场垂直的匀强电场E与匀强磁场与匀强磁场B，其大，其大 小小E2108 N/C，B10 T。一带正电。一带正电 图图9313 荷的粒子以某一初速度由荷的粒子以某一初速度由M点垂直电场和磁场方向射入，点垂直电场和磁场方向射入，沿直线运动，从沿直线运动，从N点离开；若只撤去磁场，则粒子从点离开；若只撤去磁场，则粒子从P 点射出且速度方向发生了点射出且速度方向发生了45的偏转，求粒子的比荷的偏转，求粒子的比荷 (不计粒子的重力不计粒子的重力)。第54页，共64页，编辑于2022年，星期六第55页，共64页，编辑于2022年，星期六答案：答案：2.5106 C/kg第56页，共64页，编辑于2022年，星期六4(2011安徽高考安徽高考)如图如图9314所示，所示，在以坐标原点在以坐标原点O为圆心、半径为为圆心、半径为R的的 半圆形区域内，有相互垂直的匀强电半圆形区域内，有相互垂直的匀强电 场和匀强磁场，磁感应强度为场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁，磁 图图9314 场方向垂直于场方向垂直于xOy平面向里。一带正电的粒子平面向里。一带正电的粒子(不计重力不计重力)从从O点沿点沿y轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，经直线运动，经t0时间从时间从P点射出。点射出。第57页，共64页，编辑于2022年，星期六第58页，共64页，编辑于2022年，星期六第59页，共64页，编辑于2022年，星期六第60页，共64页，编辑于2022年，星期六第61页，共64页，编辑于2022年，星期六第62页，共64页，编辑于2022年，星期六第63页，共64页，编辑于2022年，星期六第64页，共64页，编辑于2022年，星期六