带电粒子在复合场中的运动 PPT讲稿.ppt

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1、带电粒子在复合场中的运动 第1页，共21页，编辑于2022年，星期六高考地位：高考地位：n本专题是电场和磁场知识的深化和提本专题是电场和磁场知识的深化和提高，以复合场中的粒子为背景，研究高，以复合场中的粒子为背景，研究带电粒子在其中的运动、能量和相互带电粒子在其中的运动、能量和相互作用等力电综合问题，是高考的作用等力电综合问题，是高考的必考必考内容。内容。复合场复合场第2页，共21页，编辑于2022年，星期六复合场复合场电场电场、磁场、磁场、重力场共存重力场共存（或其中两种场共存（或其中两种场共存)第3页，共21页，编辑于2022年，星期六 大小大小 方向方向 做功特点做功特点 重重力力 G=

2、mg 总是竖直总是竖直向下向下取决于初末取决于初末位置的高度位置的高度差差 电电场力场力 F=qE与场强方向与场强方向及电性有关及电性有关取决于初末取决于初末位置的电势位置的电势差差洛仑洛仑兹力兹力F洛qvB 左手定则左手定则判断判断洛仑兹力洛仑兹力永不做功永不做功第4页，共21页，编辑于2022年，星期六典型例题典型例题 如图所示，与电源断开的带电平行如图所示，与电源断开的带电平行金属板相互正对水平放置，两板电势差为金属板相互正对水平放置，两板电势差为u，间距为间距为d，两板间存在着水平方向的匀强磁场，两板间存在着水平方向的匀强磁场B。某质量为某质量为m带正电小球从光滑绝缘轨道上的带正电小球

3、从光滑绝缘轨道上的a点由静止开始滑下，经过轨道端点点由静止开始滑下，经过轨道端点p（轨道上（轨道上的的p点的切线沿水平方向）进入板间，则带电点的切线沿水平方向）进入板间，则带电小球在该区域可能做小球在该区域可能做A 直线运动直线运动 B 平抛运动平抛运动C 匀速圆周运动匀速圆周运动 D 复杂曲线运动复杂曲线运动 第5页，共21页，编辑于2022年，星期六带电粒子在复合场中运动带电粒子在复合场中运动（1）带电粒子受洛伦兹力作用能做）带电粒子受洛伦兹力作用能做直线运动必匀速直线运动必匀速（2）复合场中能做圆周运动，）复合场中能做圆周运动，除洛伦兹力以外的力合力必为零。除洛伦兹力以外的力合力必为零。

4、看运动看运动,抓受力抓受力第6页，共21页，编辑于2022年，星期六 (2010安徽安徽)如图所示，宽度为如图所示，宽度为d的竖直狭长的竖直狭长区域内区域内(边界为边界为L1、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场直方向上的周期性变化的电场(如图如图518(2)所示所示)，电场强，电场强度的大小为度的大小为E0，E0表示电场方向竖直向上表示电场方向竖直向上t0时，一时，一带正电、质量为带正电、质量为m的微粒从左边界上的的微粒从左边界上的N1点以水平速度点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周

5、运点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的动，再沿直线运动到右边界上的N2点点Q为线段为线段N1N2的的中点，重力加速度为中点，重力加速度为g.上述上述d、E0、m、v、g为已知量为已知量(1)求微粒所带电荷量求微粒所带电荷量q和磁感应强度和磁感应强度B的大小；的大小；(2)求电场变化的周期求电场变化的周期T；(3)改变宽度改变宽度d，使微粒，使微粒仍能按上述运动过程通仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求过相应宽度的区域，求T的最小值的最小值 体验高考体验高考第7页，共21页，编辑于2022年，星期六 如图所示，匀强电场的场强如图所示，匀强电场的场强E=4V/m，方，方向水平向

6、左匀强磁场的磁感强度向水平向左匀强磁场的磁感强度B=2T，方向垂直于纸，方向垂直于纸面向里，一个质量为面向里，一个质量为m=1g、带正电的小物体、带正电的小物体A从从M点点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速下滑，当它滑行沿绝缘粗糙的竖直壁无初速下滑，当它滑行h=0.8m到到N点时离开壁做曲线运动，运动到点时离开壁做曲线运动，运动到P点时恰好处于平衡点时恰好处于平衡状态，此时速度方向与水平成状态，此时速度方向与水平成450角，设角，设P与与M的高度差的高度差H=1.6m，求，求（1）A沿壁下滑过程中沿壁下滑过程中摩擦力作的功。摩擦力作的功。（2）P与与M的水平距离。的水平距离。典型例题典型例题E BPMN

7、第8页，共21页，编辑于2022年，星期六带电粒子在复合场中运动解题思路带电粒子在复合场中运动解题思路当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据平衡条件列方程求解；根据平衡条件列方程求解；当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿第二定律应用牛顿第二定律(洛伦兹力提供向心力洛伦兹力提供向心力)和平和平衡条件列方程联立求解；衡条件列方程联立求解；当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动时，选用动能定理或能量守恒定律列方程求时，选用动能定理或能量守恒定律列方程求解。解。第9页，共21页，

8、编辑于2022年，星期六练习练习:倾角倾角的光滑斜面处于垂直纸面向的光滑斜面处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为里的匀强磁场中，磁感应强度为B，一，一滑块质量为滑块质量为m，带电量为，带电量为-q，从斜面，从斜面上静止开始下滑，求滑块能在斜面上滑上静止开始下滑，求滑块能在斜面上滑动的位移动的位移S是多少？是多少？-q mFNfmgV第10页，共21页，编辑于2022年，星期六谢谢指导！第11页，共21页，编辑于2022年，星期六 例例2.2.一一个个质质量量为为m,m,电电量量为为q q的的带带电电粒粒子子以以一一定定的的初初速速度度V V0 0垂垂直直于于电电场场强强度度方方向向飞飞入

9、入场场强强为为E E、宽宽度度为为d d的的匀匀强强偏偏转转电电场场区区，飞飞离离电电场场区区时时运运动动方方向向的的偏偏转转角角为为，如如图图(a)(a)所所示示如如果果该该带带电电粒粒子子以以同同样样速速度度垂垂直直飞飞进进同同样样宽宽度度的的匀匀强强磁磁场场区区，飞飞离离磁磁场场区区时时运运动动方方向向偏偏转转角角也也为为，如如图图(b)(b)所所示示试试求求磁磁感感强强度度B B的的大大小小(不计重力不计重力)典型例题典型例题第12页，共21页，编辑于2022年，星期六 例例3.3.如图所示，在某个空间内有水平方向相互垂如图所示，在某个空间内有水平方向相互垂直的匀强磁场和匀强电场，电场

10、强度直的匀强磁场和匀强电场，电场强度E=2V/m.E=2V/m.磁感强度磁感强度B=1.25T.B=1.25T.有一个质量有一个质量m=310m=310-4-4kgkg、带电量、带电量q=210q=210-3-3C C的的微粒，在这个空间内做匀速直线运动微粒，在这个空间内做匀速直线运动.假如在这个微粒经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动了多大距离条电场线时，微粒在电场线方向上移动了多大距离S.S.典型例题电磁场和重力场相结合典型例题电磁场和重力场相结合第13页，共21页，编辑于202

11、2年，星期六典型例题典型例题第14页，共21页，编辑于2022年，星期六典型例题典型例题第15页，共21页，编辑于2022年，星期六典型例题典型例题 例例4.4.已知一个质量为已知一个质量为m m、电量为、电量为q q的小球套在一竖直的小球套在一竖直放置的杆上，小球与杆之间的动摩擦因数为放置的杆上，小球与杆之间的动摩擦因数为 ，水平方，水平方向存在场强为的匀强电场和磁感强度为的匀强磁场，向存在场强为的匀强电场和磁感强度为的匀强磁场，小球由静止开始运动，求小球在运动过程中最大速度和小球由静止开始运动，求小球在运动过程中最大速度和最大加速度。最大加速度。第16页，共21页，编辑于2022年，星期六

12、典型例题典型例题 例例5.5.如如图图所所示示，固固定定的的半半圆圆弧弧形形光光滑滑轨轨道道置置于于水水平平方方向向的的匀匀强强电电场场和和匀匀强强磁磁场场中中，轨轨道道圆圆弧弧半半径径为为R R，磁磁感感应应强强度度为为B B，方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向外外，电电场场强强度度为为E E，方方向向水水平平向向左左。一一个个质质量量为为m m的的小小球球（可可视视为为质质点点）放放在在轨轨道道上上的的C C点点恰恰好好处处于于静静止止、圆圆弧弧半半径径OCOC与水平直径与水平直径ADAD的夹角为的夹角为a a(sin=0.8)(sin=0.8)（1 1）求小球带何种电荷，电荷量是多少？并说

13、明理由。）求小球带何种电荷，电荷量是多少？并说明理由。（2 2）如果将小球从）如果将小球从A A点由静止释放，小球在圆弧轨道上运点由静止释放，小球在圆弧轨道上运 动时，对轨道的最大压力的大小是多少？动时，对轨道的最大压力的大小是多少？第17页，共21页，编辑于2022年，星期六AEBBLd 例例6.6.空间分布着图示的匀强磁场空间分布着图示的匀强磁场B B和匀强电场和匀强电场E E，一带电，一带电粒子质量为粒子质量为m m，电量为，电量为q q的电子，从的电子，从A A点由静止释放后经电场点由静止释放后经电场加速进入磁场，穿过中间磁场进入右边磁场后能按某一路径加速进入磁场，穿过中间磁场进入右边

14、磁场后能按某一路径再返回再返回A A点而重复前述过程。求中间磁场的宽度点而重复前述过程。求中间磁场的宽度d d和粒子的运和粒子的运动周期动周期.典型例题典型例题第18页，共21页，编辑于2022年，星期六解析：（解析：（1）带电带电粒子在粒子在电场电场中加速，由中加速，由动动能定理，可得：能定理，可得：带电带电粒子在磁粒子在磁场场中偏中偏转转，由牛，由牛顿顿第二定律，第二定律，可得：由以上两式，可得由以上两式，可得。可可见见在两磁在两磁场场区粒子运区粒子运动动半径相同，如半径相同，如图图所示，所示，三段三段圆圆弧的弧的圆圆心心组组成的三角形成的三角形O1O2O3是等是等边边三角形，三角形，其其

15、边长为边长为2R。所以中。所以中间间磁磁场场区域的区域的宽宽度度为为第19页，共21页，编辑于2022年，星期六OO3O1O2600（2）在）在电场电场中中在中在中间间磁磁场场中运中运动时间动时间在右在右侧侧磁磁场场中运中运动时间动时间则则粒子第一次回到粒子第一次回到O点的所用点的所用时间为时间为。第20页，共21页，编辑于2022年，星期六课堂小结：课堂小结：小结小结:解决复合场运动问题的解题步骤解决复合场运动问题的解题步骤 1.受力分析。受力分析。2.根据受力分析情况确定粒子的运动，并画根据受力分析情况确定粒子的运动，并画出运动的轨迹。出运动的轨迹。3.根据运动轨迹找寻数学和物理方面的方程根据运动轨迹找寻数学和物理方面的方程求解求解第21页，共21页，编辑于2022年，星期六