陜西省2011屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件 新人教版VIP

要點(diǎn)一帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的比較 學(xué)案3帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1 直線運(yùn)動(dòng)自由的帶電粒子 無(wú)軌道約束 在復(fù)合場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng) 除非運(yùn)動(dòng)方向沿磁場(chǎng)方向而不受洛倫茲力 這是因?yàn)殡妶?chǎng)力和重力都是恒力 當(dāng)速度變化時(shí) 會(huì)引起洛倫茲力的變化 合力也相應(yīng)的發(fā)生變化 粒子的運(yùn)動(dòng)方向就要改變而做曲線運(yùn)動(dòng) 在具體題目中 應(yīng)根據(jù)F合 0進(jìn)行計(jì)算 2 勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中 重力與電場(chǎng)力相平衡 粒子運(yùn)動(dòng)方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直時(shí) 帶電粒子就做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 此種情況下要同時(shí)應(yīng)用平衡條件和向心力公式來(lái)進(jìn)行分析 3 一般曲線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子所受合外力是變力 且與初速度方向不在一條直線上時(shí) 粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 這時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡不是圓弧 也不是拋物線 一般用動(dòng)能定理或功能關(guān)系計(jì)算 要點(diǎn)二帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的幾種特殊運(yùn)動(dòng) 例1 2009年高考寧夏理綜卷 如圖8 3 5所示 在第一象限有一勻強(qiáng)電場(chǎng) 場(chǎng)強(qiáng)大小為E 方向與y軸平行 在x軸下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)方向與紙面垂直 一質(zhì)量為m 電荷量為 q q 0 的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點(diǎn)處射入電場(chǎng) 在x軸上的Q點(diǎn)處進(jìn)入磁場(chǎng) 并從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開(kāi)磁場(chǎng) 粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與y軸交于M點(diǎn) 已知OP l OQ l 不計(jì)重力 求 1 M點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O間的距離 2 粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)所用的時(shí)間 熱點(diǎn)一帶電粒子在相互分離的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 解析 本題考查了帶電粒子在電場(chǎng) 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 本題中帶電粒子先在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng) 后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 前一過(guò)程的末狀態(tài)就是后一過(guò)程的初狀態(tài) 所以必須求出電場(chǎng)中帶電粒子的速度方向 圖8 3 5 1 帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng) 在y軸負(fù)方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng) 設(shè)加速度的大小為a 在x軸正方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng) 設(shè)速度為v0 粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間為t1 進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為 則a qE m t1 v0 x0 t1 其中x0 l y0 l 又有tan at1 v0 聯(lián)立 式 得 30 因?yàn)镸 O Q點(diǎn)在圓周上 MOQ 90 所以MQ為直徑 從圖8 3 6中的幾何關(guān)系可知 R l MO 6l 2 設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度為v 從Q點(diǎn)到M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2 則有v v0 cos t2 R v 帶電粒子自P點(diǎn)出發(fā)到M點(diǎn)所用時(shí)間t為t t1 t2 聯(lián)立 式 并代入數(shù)據(jù)得 名師支招 帶電粒子分別在兩個(gè)區(qū)域中做類平拋運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng) 通過(guò)連接點(diǎn)的速度將兩種運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái) 圖8 3 6 在平面直角坐標(biāo)系xOy中 第 象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng) 第 象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 一質(zhì)量為m 電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點(diǎn)以速度v0垂直于y軸射入電場(chǎng) 經(jīng)x軸上的N點(diǎn)與x軸正方向成 60 角射入磁場(chǎng) 最后從y軸負(fù)半軸上的P點(diǎn)垂直于y軸射出磁場(chǎng) 如圖8 3 7所示 不計(jì)粒子重力 求 1 M N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UMN 2 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r 3 粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的總時(shí)間t 答案 圖8 3 7 例2 如圖8 3 8所示 套在很長(zhǎng)的絕緣直棒上的小球 其質(zhì)量為m 電荷量為 q 小球可在棒上滑動(dòng) 將此棒豎直放在互相垂直 且沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 電場(chǎng)強(qiáng)度為E 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 小球與棒的動(dòng)摩擦因數(shù)為 求小球由靜止沿棒下滑的最大加速度和最大速度 小球電量不變 熱點(diǎn)二帶電體在相互疊加場(chǎng)的運(yùn)動(dòng) 名師支招 1 帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中做變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 所受的洛倫茲力的大小不斷變化 而洛倫茲力的變化往往引起其他力的變化 從而導(dǎo)致加速度的產(chǎn)生 2 分析帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 與力學(xué)中相關(guān)問(wèn)題的分析方法完全一致 只不過(guò)須注意同時(shí)分析電場(chǎng)力及洛倫茲力對(duì)帶電物體運(yùn)動(dòng)的影響 解析 此類問(wèn)題必須用牛頓第二定律求解 小球的受力情況如圖8 3 9所示 由牛頓第二定律得豎直方向mg F ma水平方向FN qE qvB且f FN解得a mg qE qvB m顯然當(dāng)v 0時(shí) 加速度最大 am mg qE m g qE m當(dāng)a 0時(shí) 速度最大 vm mg qB E B 答案 g qE mmg qB E B 圖8 3 9 圖8 3 8 在如圖8 3 10所示的空間中 存在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng) 同時(shí)存在沿x軸負(fù)方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 一質(zhì)子 電荷量為e 在該空間恰沿y軸正方向以速度v勻速運(yùn)動(dòng) 據(jù)此可以判斷出 A 質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于eE 運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能減小 沿z軸正方向電勢(shì)升高B 質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于eB 運(yùn)