8.4带电粒子在复合场中的运动.ppt

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1、临沧市一中物理教研组一轮复习第三讲带电粒子在复合场中的运动第三讲带电粒子在复合场中的运动临沧市一中物理教研组一轮复习一、复合一、复合场场复合复合场场是指是指电场电场、_和重力和重力场场并存，或并存，或其中某两其中某两场场并存并存磁磁场场临沧市一中物理教研组一轮复习二、二、带电带电粒子在复合粒子在复合场场中的运中的运动动分分类类1静止或匀速直线运动静止或匀速直线运动当当带电带电粒子在复合粒子在复合场场中所受合外力中所受合外力为为零零时时，将，将处处于于_状状态态或或_状状态态2匀速圆周运动匀速圆周运动当当带电带电粒子所受的重力与粒子所受的重力与电场电场力大小力大小_，方向方向_时时，带电带电粒子

2、在洛粒子在洛伦兹伦兹力的作用力的作用下，在垂直于匀下，在垂直于匀强强磁磁场场的平面内做匀速的平面内做匀速圆圆周运周运动动静止静止匀速直匀速直线线运运动动相等相等相反相反临沧市一中物理教研组一轮复习3较复杂的曲线运动较复杂的曲线运动当当带电带电粒子所受合外力的大小和方向均粒子所受合外力的大小和方向均变变化，化，且与初速度方向不在同一条直且与初速度方向不在同一条直线线上，粒子做非上，粒子做非匀匀变变速曲速曲线线运运动动，这时这时粒子运粒子运动轨动轨迹既不是迹既不是圆圆弧，也不是抛物弧，也不是抛物线线4分阶段运动分阶段运动带电带电粒子可能依次通粒子可能依次通过过几个情况不同的复合几个情况不同的复合场

3、场区域，其运区域，其运动动情况随区域情况随区域发发生生变变化，其运化，其运动过动过程由几种不同的运程由几种不同的运动阶动阶段段组组成成临沧市一中物理教研组一轮复习三、三、电场电场、磁、磁场场分区域分区域应应用用实实例例1质谱仪质谱仪(1)构造构造：如：如图图所示，由粒子源、所示，由粒子源、_、_和照相底片等构成和照相底片等构成加速加速电场电场偏偏转转磁磁场场临沧市一中物理教研组一轮复习临沧市一中物理教研组一轮复习2回旋加速器回旋加速器(1)构造：如图所示，构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接形盒的缝隙处接_电源电源D形盒处于匀强形盒处于匀强磁场中磁场中交流交流

4、接交流接交流电电源源U临沧市一中物理教研组一轮复习相等相等磁感磁感应应强强度度B半径半径R无关无关临沧市一中物理教研组一轮复习垂直垂直qEqvB临沧市一中物理教研组一轮复习4磁流体发电机磁流体发电机根据左手定则，如图中的根据左手定则，如图中的B板是发电机的正极板是发电机的正极磁流体发电机两极板间的距离为磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速，等离子体速度为度为v，磁场磁感应强度为，磁场磁感应强度为B，则两极板间能达，则两极板间能达到的最大电势差到的最大电势差U_.dvB临沧市一中物理教研组一轮复习非磁性材料非磁性材料临沧市一中物理教研组一轮复习电场力电场力洛伦兹力洛伦兹力临沧市一中物理教研

5、组一轮复习带电粒子在复合场中的运动分析带电粒子在复合场中的运动分析1.带电粒子在复合场中常见运动类型的条件带电粒子在复合场中常见运动类型的条件(1)静止或匀速直线运动静止或匀速直线运动：条件是粒子所受合外：条件是粒子所受合外力力为为零，零，应应根据平衡条件列方程求解根据平衡条件列方程求解.(2)匀速圆周运动匀速圆周运动：条件是粒子所受重力与匀：条件是粒子所受重力与匀强强电场电场力平衡，洛力平衡，洛伦兹伦兹力力为为合力，粒子在与磁合力，粒子在与磁场场垂直的平面内做匀速垂直的平面内做匀速圆圆周运周运动动，往往，往往应应用牛用牛顿顿第二定律和平衡条件列方程第二定律和平衡条件列方程联联立求解立求解.临

6、沧市一中物理教研组一轮复习2.带电粒子在复合场中运动的分析方法带电粒子在复合场中运动的分析方法(1)弄清复合场的组成弄清复合场的组成如磁如磁场场、电场电场的复合，磁的复合，磁场场、重力、重力场场的复合，磁的复合，磁场场、电场电场、重力、重力场场三者的三者的复合等复合等.(2)正确受力分析正确受力分析，除重力、，除重力、弹弹力、摩擦力外要特力、摩擦力外要特别别注意静注意静电电力和磁力和磁场场力的分析力的分析.(3)确定带电粒子的运动状态确定带电粒子的运动状态，注意运，注意运动动情况和受情况和受力情况的力情况的结结合合.(4)粒子连续通过几个不同种类的场时粒子连续通过几个不同种类的场时：要分：要分

7、阶阶段段进进行行处处理理.临沧市一中物理教研组一轮复习(5)画出粒子运动轨迹画出粒子运动轨迹，灵活，灵活选择选择不同的运不同的运动规动规律律.当当带电带电粒子在复合粒子在复合场场中做匀速直中做匀速直线线运运动时动时，根据受力平衡列方程求解根据受力平衡列方程求解.当当带电带电粒子在复合粒子在复合场场中做匀速中做匀速圆圆周运周运动时动时，应应用牛用牛顿顿定律定律结结合合圆圆周运周运动规动规律求解律求解.当当带电带电粒子做复粒子做复杂杂曲曲线线运运动时动时，一般用，一般用动动能能定理或能量守恒定律求解定理或能量守恒定律求解.对对于于临临界界问题问题，注意挖掘，注意挖掘隐隐含条件含条件.临沧市一中物理

8、教研组一轮复习3.复合场中粒子重力是否考虑的三种情况复合场中粒子重力是否考虑的三种情况(1)对对于微于微观观粒子，如粒子，如电电子、子、质质子、离子等，因子、离子等，因为为其重力一般情况下与其重力一般情况下与电场电场力或磁力或磁场场力相比太力相比太小，可以忽略；而小，可以忽略；而对对于一些于一些实际实际物体，如物体，如带电带电小球、液滴、金属小球、液滴、金属块块等一般等一般应应当考当考虑虑其重力其重力.(2)在在题题目中有明确目中有明确说说明是否要考明是否要考虑虑重力的，重力的，这这种情况按种情况按题题目要求目要求处处理比理比较较正正规规，也比，也比较简单较简单.(3)不能直接判断是否要考不能

9、直接判断是否要考虑虑重力的，在重力的，在进进行受行受力分析与运力分析与运动动分析分析时时，要，要结结合运合运动动状状态态确定是确定是否要考否要考虑虑重力重力.临沧市一中物理教研组一轮复习重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力方重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力方向始终和运动方向垂直，永不做功，而洛伦向始终和运动方向垂直，永不做功，而洛伦兹力要随带电粒子运动状态的变化而改变兹力要随带电粒子运动状态的变化而改变.临沧市一中物理教研组一轮复习“磁偏转磁偏转”和和“电偏转电偏转”的比较的比较电偏转磁偏转偏转条件带电粒子以vE进入匀强电场带电粒子以vB进入匀强磁场受力情况只受恒定的电场力只受大小恒定的洛

10、伦兹力运动情况类平抛运动匀速圆周运动运动轨迹抛物线圆弧临沧市一中物理教研组一轮复习临沧市一中物理教研组一轮复习做功情况电场力既改变速度方向，也改变速度的大小，对电荷要做功洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度的大小，对电荷永不做功物理图象临沧市一中物理教研组一轮复习如如图图所示所示实线实线表示表示处处在在竖竖直平面内直平面内的匀的匀强强电场电场的的电场线电场线，与水平方向，与水平方向成成角，水平方向的匀角，水平方向的匀强强磁磁场场与与电电场场正交，有一正交，有一带电带电液滴沿斜向上的液滴沿斜向上的虚虚线线L做直做直线线运运动动，L与水平方向与水平方向成成角，且角，且，则则下列下列说说法中不正法中不

11、正确的是确的是()A.液滴一定做匀速直液滴一定做匀速直线线运运动动B.液滴一定液滴一定带带正正电电C.电场线电场线方向一定斜向上方向一定斜向上D.液滴有可能做匀液滴有可能做匀变变速直速直线线运运动动 答案：答案：D临沧市一中物理教研组一轮复习如如图图所示，在所示，在竖竖直虚直虚线线MN和和MN之之间间区域内存在着相互垂直的匀区域内存在着相互垂直的匀强强电场电场和匀和匀强强磁磁场场，一，一带电带电粒子粒子(不不计计重力重力)以初速度以初速度v0由由A点点进进入入这这个区域，个区域，带带电电粒子沿直粒子沿直线线运运动动，并从，并从C点离开点离开场场区如果撤去磁区如果撤去磁场场，该该粒子将从粒子将从

12、B点点离开离开场场区；如果撤去区；如果撤去电场电场，该该粒子将粒子将从从D点离开点离开场场区区则则下列判断正确的下列判断正确的是是()临沧市一中物理教研组一轮复习答案：答案：C临沧市一中物理教研组一轮复习带电粒子在组合场中的运动带电粒子在组合场中的运动在如在如图图所示的平行于直所示的平行于直角坐角坐标标系内，有一用特系内，有一用特殊材料制成的殊材料制成的PQ，平行，平行于于y轴轴放置，放置，该该材料特材料特性是只能性是只能让让垂直打到垂直打到PQ界面上的界面上的带电带电粒子通粒子通过过临沧市一中物理教研组一轮复习其左其左侧侧有一直角三角形区域，分布着方向垂直有一直角三角形区域，分布着方向垂直纸

13、纸面向里、磁感面向里、磁感应应强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场场，其右，其右侧侧有有竖竖直向上直向上场场强强为为E的匀的匀强强电场电场现现有速率不同有速率不同的的带电带电粒子在粒子在纸纸面上从坐面上从坐标标原点原点O沿不同方向射沿不同方向射到三角形区域，不考到三角形区域，不考虑带电虑带电粒子粒子间间的相互作用的相互作用及及带电带电粒子重力已知粒子重力已知带电带电粒子的粒子的电电荷量荷量为为e，质质量量为为m，在，在OAC中，中，OAa，60.求：求：临沧市一中物理教研组一轮复习(1)要想使要想使带电带电粒子通粒子通过过PQ，带电带电粒子粒子带带正正电电还还是是带负电带负电？在？在经过经过磁磁场

14、边场边界界OC时时的速度方向的速度方向与与OC的的夹夹角是多少？角是多少？(2)能通能通过过PQ界面的界面的带电带电粒子所具有的最大速粒子所具有的最大速度是多少？其从度是多少？其从O点入射点入射时时与与y轴夹轴夹角是多少？角是多少？(3)在在PQ右右侧侧x轴轴上能接收到上能接收到带电带电粒子的最粒子的最远远位位置坐置坐标标临沧市一中物理教研组一轮复习解决带电粒子在分离复合场运动问题的思路解决带电粒子在分离复合场运动问题的思路方法方法临沧市一中物理教研组一轮复习带电粒子在叠加复合场中的运动带电粒子在叠加复合场中的运动(20分分)(2012苏苏州州测试测试)如如图图所示，相距所示，相距为为d、板、

15、板间电压为间电压为U的平行金属板的平行金属板MN间间有垂直有垂直纸纸面向里、面向里、磁感磁感应应强强度度为为B0的匀的匀强强磁磁场场；在；在POy区域内有区域内有垂直垂直纸纸面向外、磁感面向外、磁感应应强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场场；POx区域区域为为无无场场区一正离子沿平行于金属板、区一正离子沿平行于金属板、垂直磁垂直磁场场射入两板射入两板间间并做匀速直并做匀速直线线运运动动，从，从H(0，a)点垂直点垂直y轴进轴进入第入第象限，象限，经经OP上某点离上某点离开磁开磁场场，最后垂直，最后垂直x轴轴离开第离开第象限，求：象限，求：临沧市一中物理教研组一轮复习临沧市一中物理教研组一轮复习带电

16、粒子在叠加复合场中运动问题的处理方法：带电粒子在叠加复合场中运动问题的处理方法：先从力的角度对带电粒子进行受力分析，注意先从力的角度对带电粒子进行受力分析，注意电场力、重力与洛伦兹力大小和方向间的关系电场力、重力与洛伦兹力大小和方向间的关系及它们的特点及它们的特点(重力、电场力做功与路径无关，重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力永远不做功洛伦兹力永远不做功)，分清带电粒子的状态和，分清带电粒子的状态和运动过程，然后运用规律求解运动过程，然后运用规律求解临沧市一中物理教研组一轮复习21：如：如图图所示，某空所示，某空间间存在存在正交的匀正交的匀强强电电磁磁场场，电场电场方向方向水平向右，磁水平向

17、右，磁场场方向垂直方向垂直纸纸面面向里一向里一带负电带负电微粒由微粒由a点以点以一定初速度一定初速度进进入入电电磁磁场场，刚刚好好能沿直能沿直线线ab斜向上运斜向上运动动，则则下下列列说说法正确的是法正确的是()A微粒的微粒的动动能一定增加能一定增加B微粒的微粒的动动能一定减少能一定减少C微粒的微粒的电势电势能一定减少能一定减少D微粒的机械能一定增加微粒的机械能一定增加答案：答案：CD临沧市一中物理教研组一轮复习电磁场在实际中的应用模型电磁场在实际中的应用模型带电带电粒子在复合粒子在复合场场中运中运动动在在现现代科技中常代科技中常见见的模型有：回旋加速器、的模型有：回旋加速器、质谱仪质谱仪、速

18、度、速度选择选择器和磁流体器和磁流体发电发电机等机等临沧市一中物理教研组一轮复习如如图图所示是所示是质谱仪质谱仪工作原理的工作原理的示意示意图图，带电带电粒子粒子a、b经电压经电压U加速加速(在在A点初速度点初速度为为0)后，后，进进入磁感入磁感应应强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场场做做匀速匀速圆圆周运周运动动，最后分，最后分别别打在打在感光板感光板S上的上的x1、x2处处图图中半中半圆圆形的虚形的虚线线分分别别表示表示带电带电粒子粒子a、b所通所通过过的路径，的路径，则则()Aa的的质质量一定大于量一定大于b的的质质量量Ba的的电电荷量一定大于荷量一定大于b的的电电荷量荷量Ca运运动动的的时

19、间时间大于大于b运运动动的的时间时间Da的比荷大于的比荷大于b的比荷的比荷答案：答案：D临沧市一中物理教研组一轮复习1(2009广广东东卷卷)如如图图是是质谱仪质谱仪的工的工作原理示意作原理示意图图带电带电粒子被加速粒子被加速电场电场加速后，加速后，进进入速度入速度选择选择器速度器速度选择选择器内相互正交的匀器内相互正交的匀强强磁磁场场和匀和匀强强电场电场的的强强度分度分别为别为B和和E.平板平板S上有可上有可让让粒粒子通子通过过的狭的狭缝缝P和和记录记录粒子位置的胶粒子位置的胶片片A1A2.平板平板S下方有下方有强强度度为为B0的匀的匀强强磁磁场场下列表述正确的是下列表述正确的是()A质谱仪

20、质谱仪是分析同位素的重要工具是分析同位素的重要工具B速度速度选择选择器中的磁器中的磁场场方向垂直方向垂直纸纸面向外面向外C能通能通过过狭狭缝缝P的的带电带电粒子的速率等于粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝缝P，粒子的荷，粒子的荷质质比越小比越小答案：答案：ABC临沧市一中物理教研组一轮复习2(2011大大纲纲全国卷全国卷)如如图图，与水平面成，与水平面成45角的平面角的平面MN将空将空间间分成分成和和两个区域一两个区域一质质量量为为m、电电荷量荷量为为q(q0)的粒子以速的粒子以速度度v0从平面从平面MN上的上的P0点水平向右射入点水平向右射入区区

21、粒子在粒子在区运动时，区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为E；在；在区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里求粒子首次从，方向垂直于纸面向里求粒子首次从区离开时到出发点区离开时到出发点P0的距离粒子的重力可以忽略的距离粒子的重力可以忽略临沧市一中物理教研组一轮复习3(2011广广东东卷卷)如如图图(a)所示，在以所示，在以O为圆为圆心，心，内外半径分内外半径分别为别为R1和和R2的的圆环圆环区域内，存在区域内，存在辐辐射射状状电场电场和

22、垂直和垂直纸纸面的匀面的匀强强磁磁场场，内外，内外圆间圆间的的电势电势差差U为为常量，常量，R1R0，R23R0.一一电电荷量荷量为为q，质质量量为为m的粒子从内的粒子从内圆圆上的上的A点点进进入入该该区域，不区域，不计计重力重力(1)已知粒子从外已知粒子从外圆圆上以速度上以速度v1射出，求粒子在射出，求粒子在A点的初速度点的初速度v0的大小的大小(2)若撤去若撤去电场电场，如，如图图(b)，已知粒子从，已知粒子从OA延延长线长线与外与外圆圆的交点的交点C以速度以速度v2射出，方向与射出，方向与OA延延长线长线成成45角，求磁感角，求磁感应应强强度的大小及粒子在磁度的大小及粒子在磁场场中中运运

23、动动的的时间时间临沧市一中物理教研组一轮复习(3)在在图图(b)中，若粒子从中，若粒子从A点点进进入磁入磁场场，速度大，速度大小小为为v3，方向不确定，要使粒子一定能，方向不确定，要使粒子一定能够够从外从外圆圆射出，磁感射出，磁感应应强强度度应应小于多少？小于多少？临沧市一中物理教研组一轮复习4(2011安徽卷安徽卷)如如图图所示，在以坐所示，在以坐标标原点原点O为为圆圆心、半径心、半径为为R的半的半圆圆形区域内，有相互垂直的形区域内，有相互垂直的匀匀强强电场电场和匀和匀强强磁磁场场，磁感，磁感应应强强度度为为B，磁，磁场场方方向垂直于向垂直于xOy平面向里一平面向里一带带正正电电的粒子的粒子(不不计计重力重力)从从O点沿点沿y轴轴正方向以某一速度射入，正方向以某一速度射入，带电带电粒子恰好做匀速直粒子恰好做匀速直线线运运动动，经经t0时间时间从从P点射出点射出临沧市一中物理教研组一轮复习