高二化學帶電粒子在電磁場和重力共同作用下運動

1、帶電粒子在電場力、磁場力、重力共同作用下運動的研究帶電粒子在電場、磁場和重力場等共存的復合場中的運動，一般是具有較 復雜的運動圖景的運動，其本質(zhì)上是一個力學問題，應順應力學問題的研究思路和運用力學的各基本規(guī)律一、求解帶電粒子在復合場中運動的基本思路求解帶電粒子在復合場中運動的基本思路是：(1)、對帶電粒子進行受力分析，特別注意電場力和磁場力的特點(2)、分析帶電粒子在復合場中運動的運動圖景(3)、抽象出運動模型(4)、運動物理規(guī)律對粒子運動進行數(shù)學描述，建立相關的幾何關系方程(5)、建立方程求解在物理規(guī)律運用中，要特別注意功能關系的建立受數(shù)學知識的限制，對于復雜的運動(如變加速運動)，運用牛頓

2、第二定律，中學生往往感到很困難，甚至無法求解而功能關系是一個標量方程，對于任何形成的運動，只要能寫出其能量的形式，就可以利用能量方程來求解在運用能量方程時，應密切關注功和能的對應關系：重力的功對應著粒子重力勢能的變化；電場力的功對應著粒子電勢能的變化；而合力的功則對應著粒子動能的變化二、帶電粒子在復合場中運動的基本運動模型帶電粒子在電場力、磁場力、重力共同作用下的運動，有著豐富的運動圖景和模型，在此只能列舉最常見的幾種：1勻速直線運動（速度選擇器模型)帶電粒子在正交的勻強電場和勻強磁場中垂直于電場方向運動時，若其受到的電場力和磁場力的合力為零(重力忽略不計)，就作勻速直線運動，有方程qvB=q

3、E成立在這個正交的電磁場中，粒子運動的速度決定了粒子能否做勻速直線運動例1：如圖所示，一束質(zhì)量、速度和電量不同的正離子垂直地射入勻強磁場和勻強電場正交的區(qū)域里，結果發(fā)現(xiàn)有些離子保持原來的運動方向，未發(fā)生任何偏轉，如果讓這些不偏轉離子進入另一勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)這些離子又分裂成幾束對這些進入后一磁場的離子，可得出結論( )A、它們的動能一定各不相同 B、它們的電量一定各不相同C、它們的質(zhì)量一定各不相同A、 它們的電量與質(zhì)量之比一定各不相同例2：設在地面上方的真空室內(nèi)，存在勻強電場和勻強磁場。已知電場強度和磁感強度的方向是相同的，電場強度的大小E4.0Vm，磁感應強度的大小B0.15T今有一個帶負電的

4、質(zhì)點以v20ms的速度在此區(qū)域內(nèi)沿垂直于場強方向做勻速直線運動，求此帶電質(zhì)點的電量與質(zhì)量之比Qm以及磁場所有可能的方向(角度可用反三角函數(shù)表示)。2、曲線運動在粒子速度選擇器中，當自由的帶電粒子的速度不滿足v=EB，或者速度方向與電場方向不垂直時，所受的電場力和洛侖茲力的合力不為零，粒子將做曲線運動；由于洛侖茲力的方向隨時改變，因此帶電粒子所受的合力也隨著改變，故帶電粒子作的是變加速曲線運動經(jīng)過數(shù)學分析，得到粒子運動的軌跡是擺線對于這類變加速曲線運動研究，當然仍然可以列出動力學方程，但往往還需要建立能量方程，這是解決此類問題的唯一途徑，例3：設空間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場

5、，如圖所示，已知一離子在電場力和洛侖茲力的作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運動，到達B點時速度為零，C點是運動的最低點，忽略重力，以下說法正確的是( )A、 這離子必帶正電荷 B、A點和B點位于同一高度C、離子在C點時速度最大 D、離子到達B點后，將沿原曲線返回A點3、交替做勻速圓周運動與直線運動由于電場與磁場占據(jù)不同的空間，帶電粒子還可能在電場中做勻變速直線運動，而在磁場中做勻速圓周運動例4：如圖所示，在x軸上方有垂直于xY平面向里的勻強磁場，磁感應強度為B；在x軸下方有沿y軸負方向的勻強電場，場強為E一質(zhì)量為m，電量為-q的粒子從坐標原點O沿著y軸正方向射出射出之后，第三次到達x軸時，它與點O的距離為L求此粒子射出時的速度v和運動的總路程例5：如圖所示，兩個共軸的圓筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫a、b、c和d，外筒的外半徑為ro在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場，磁感強度的大小為B在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子，從緊靠內(nèi)筒且正對狹縫a的S點出發(fā)，初速為零如果該粒子經(jīng)過一段時間的運動之后恰好又回到出發(fā)點S，則兩電極之間的電壓U應是多少?(不計重力、整個裝置在真空中) 例6：如圖所示，不計重