專題帶電粒子在復合場中的運動

1、專題（二）帶電粒子在復合場中的運動專題（二）帶電粒子在復合場中的運動第六章 磁 場學習目標學習目標1 掌握帶電粒子在復合場中的運動規(guī)律掌握帶電粒子在復合場中的運動規(guī)律2 理解理解“電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)”與與“磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)”3 能熟練運用力學知識、運動學知識和數(shù)學能熟練運用力學知識、運動學知識和數(shù)學方法分析和解決有關(guān)帶電粒子在復合場方法分析和解決有關(guān)帶電粒子在復合場中運動的綜合題中運動的綜合題4 掌握解題方法，總結(jié)題型規(guī)律掌握解題方法，總結(jié)題型規(guī)律一、復合場一、復合場復合場是指電場、磁場和重力場并存，或其復合場是指電場、磁場和重力場并存，或其中某兩場并存、或分區(qū)域存在中某兩場并存、或分區(qū)域存在專題導析專

2、題導析EBv二、帶電粒子在復合場中運動的分類二、帶電粒子在復合場中運動的分類1 1、靜止或勻速直線運動、靜止或勻速直線運動 特點（重力、電場力、洛倫茲力）合力為零特點（重力、電場力、洛倫茲力）合力為零2 2、勻速圓周運動、勻速圓周運動 特點：特點：重力與電場力重力與電場力等大反向等大反向，帶電粒子在，帶電粒子在洛洛倫茲力倫茲力作用下，在垂直與磁場的平面內(nèi)做作用下，在垂直與磁場的平面內(nèi)做勻速圓勻速圓周運動、周運動、3 3、較復雜的曲線運動、較復雜的曲線運動 特點特點: :合力大小方向均變化，且與初速不合力大小方向均變化，且與初速不共線，粒子做非勻變速曲線運動，其軌跡不是圓共線，粒子做非勻變速曲線

3、運動，其軌跡不是圓弧，也不是拋物線弧，也不是拋物線三、帶電粒子在復合場中運動的應用實例三、帶電粒子在復合場中運動的應用實例1、速度選擇器、速度選擇器2、磁流體發(fā)電機、磁流體發(fā)電機3、電磁流量計、電磁流量計四、四、“磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)”和和“電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)”的差別的差別題型探究題型探究題型一：帶電粒子在復合場中的直線運動問題題型一：帶電粒子在復合場中的直線運動問題例例1：如圖所示，在：如圖所示，在xoy平面內(nèi)，勻強電場的方向沿平面內(nèi)，勻強電場的方向沿x 軸正方向，勻強磁場的方向垂直于軸正方向，勻強磁場的方向垂直于xoy平面向里，平面向里， 一電子在一電子在xoy平面內(nèi)運動時，速度方向保持不變，平面內(nèi)運動

4、時，速度方向保持不變， 則電子的運動方向沿（則電子的運動方向沿（ ） A x軸正方向軸正方向 B x軸負方向軸負方向 C y軸正方向軸正方向 D y軸負方向軸負方向解析：速度方向不變，則合外力為解析：速度方向不變，則合外力為 零由左手定則可判斷，運動方向沿零由左手定則可判斷，運動方向沿 y y軸正方向軸正方向題型二題型二 帶電粒子在分區(qū)域勻強電場、帶電粒子在分區(qū)域勻強電場、磁場中運動的問題磁場中運動的問題 如圖所示，勻強電場區(qū)域和運強磁場區(qū)域如圖所示，勻強電場區(qū)域和運強磁場區(qū)域是緊鄰的且寬度相等均為是緊鄰的且寬度相等均為d d，電場方向在紙，電場方向在紙平面內(nèi)豎直向下，而磁場方向垂直紙面向平面

5、內(nèi)豎直向下，而磁場方向垂直紙面向里，一帶正電的粒子從里，一帶正電的粒子從o o點以速度點以速度v v0 0沿垂直沿垂直于電場方向進入電場，從于電場方向進入電場，從A A點出電場進入磁點出電場進入磁場，離開電場時粒子在電場方向的偏轉(zhuǎn)位場，離開電場時粒子在電場方向的偏轉(zhuǎn)位移為電場寬度的一半，當粒子從磁場右邊移為電場寬度的一半，當粒子從磁場右邊界上界上C C點穿出時速度方向與進入電場點穿出時速度方向與進入電場O O點時點時的速度方向一致，已知的速度方向一致，已知d, vd, v0 0（帶電粒子重（帶電粒子重力不計）。力不計）。例例2求：求：(1)粒子從粒子從C點穿出磁場時的速度點穿出磁場時的速度V

6、(2)電場強度電場強度E和磁感應強度和磁感應強度B的比值的比值 （3）粒子在電、磁場中運動的總時間）粒子在電、磁場中運動的總時間審題：多讀幾遍，注意重點詞句審題：多讀幾遍，注意重點詞句 挖掘隱含條件，吃透題意挖掘隱含條件，吃透題意 可先看問題，帶著問題去可先看問題，帶著問題去 審題審題思路：誰，在哪個過程，滿足什么規(guī)律，做怎樣的運動思路：誰，在哪個過程，滿足什么規(guī)律，做怎樣的運動方法：受力分析，運動分析，分段分析，整體分析相結(jié)合方法：受力分析，運動分析，分段分析，整體分析相結(jié)合 物理規(guī)律，數(shù)學方法，運動軌跡，幾何圖像物理規(guī)律，數(shù)學方法，運動軌跡，幾何圖像規(guī)范：嚴格作圖，規(guī)范解答，思路流暢規(guī)范：

7、嚴格作圖，規(guī)范解答，思路流暢解析：解析：（1）粒子在勻強電場中做）粒子在勻強電場中做類平拋運動類平拋運動 水平方向：水平方向： 豎直方向：豎直方向：tvdx0 tvdy22y 得得：0vvy 到到A點速度點速度：02vv 在勻強磁場中在勻強磁場中做勻速圓周運動，速度大小不變做勻速圓周運動，速度大小不變故：從故：從C點出磁場時速度為點出磁場時速度為02v（2）粒子出電場時速度方向與水平方向）粒子出電場時速度方向與水平方向045 qdmvEmvqEdtmqEvy200 得得在磁場中做勻速圓周運動，如右圖在磁場中做勻速圓周運動，如右圖由幾何關(guān)系得由幾何關(guān)系得d2 R又又Rvm2qvB 得得0vBE

8、（3）粒子在電場中的時間：）粒子在電場中的時間：0vdt 0436045vdTt 粒子在磁場中的時間：粒子在磁場中的時間：004vdvdttt 總總總時間：總時間：題型三題型三 帶電粒子在復合場中做勻速圓周運動帶電粒子在復合場中做勻速圓周運動例例3 如圖，在水平地面上方有一范圍足夠大的互如圖，在水平地面上方有一范圍足夠大的互相相 正交的勻強電場和運強磁場區(qū)域，磁場的正交的勻強電場和運強磁場區(qū)域，磁場的磁感應強度為磁感應強度為B，方向水平并垂直紙面向里。，方向水平并垂直紙面向里。一質(zhì)量為一質(zhì)量為m，帶電荷量為，帶電荷量為q的帶正電微粒在此的帶正電微粒在此區(qū)域內(nèi)沿豎直平面（垂直區(qū)域內(nèi)沿豎直平面（垂

9、直 于磁場方向的平面）做速于磁場方向的平面）做速 度大小為度大小為v的勻速圓周運的勻速圓周運 動，重力加速度為動，重力加速度為g.求：求：（1）此區(qū)域內(nèi)電場強度的大小和方向）此區(qū)域內(nèi)電場強度的大小和方向 （2）若某時刻微粒在電場中運動到）若某時刻微粒在電場中運動到p點點 時，速度與水平方向夾角為時，速度與水平方向夾角為60度，且已知度，且已知p點與水平地面之間的距離等于其做圓周運動的點與水平地面之間的距離等于其做圓周運動的半徑。求該微粒運動到最高點時與水平地面之半徑。求該微粒運動到最高點時與水平地面之間的距離。間的距離。解析解析（1）由于帶電微粒在電場、磁場和重力場共存區(qū)域由于帶電微粒在電場、

10、磁場和重力場共存區(qū)域 沿豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，表明帶電粒子所受沿豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，表明帶電粒子所受 的電場力和重力等大反向的電場力和重力等大反向，因此電場強度方向豎，因此電場強度方向豎 直向上直向上設電場強度為設電場強度為E，則有，則有qEmg qmgE qBmvRRmvqvB 得得2即即（2）設帶電微粒做勻速圓周運動的軌道半徑為）設帶電微粒做勻速圓周運動的軌道半徑為R據(jù)據(jù)牛頓第二定律和洛倫茲力公式牛頓第二定律和洛倫茲力公式有有qBmvRhm2525 得得vqBvqEvvv審審 題題RvmqBv2帶電粒子沿電場線進帶電粒子沿電場線進入電場入電場勻變速直線運動勻變速直線運動帶電粒子垂直進入磁帶電粒子垂直進入磁場場勻速圓周運動勻速圓周運動maqE解：粒子運動路線如圖所示，似拱門形狀。有：解：粒子運動路線如圖所示，似拱門形狀。有：粒子初速度為粒子初速度為v，則有：，則有：由由、式可得：式可得：設粒子進入電場做減速運動的最大路程設粒子進入電場做減速運動的最大路程為為 ，加速度為，加速度為a，再由：，再由：粒子運動的總路程得：粒子運動的總路程得：RL4 RvmqBv2 mqBLv4 maqEalv 22lRs22 mELqBL162122 vRlLl實戰(zhàn)演練參考