專題：帶電粒子電場磁場混合場中的運(yùn)動

1、日照實驗高級中學(xué) 2018級物理導(dǎo)學(xué)案專題：帶電粒子混合場中的運(yùn)動(二)-、帶電粒子在復(fù)合場中無約束情況下的運(yùn)動編寫：宋明文 審核：陳猛能力提升例1.如圖所示，空間中 O點(diǎn)放一質(zhì)量為 m、電荷量為+ q的微粒，過O點(diǎn)水平向右為x軸，豎直向下為y軸，MN為邊界線，MN上方存在水平向右的勻強(qiáng)電場 E, MN下方存在水平向左的勻強(qiáng)電場 E和垂直于 紙面向里的勻強(qiáng)磁場. OM = h,若由靜止釋放微粒，則微粒一直沿直線 OP穿過此區(qū)域，OP與豎直方向 的夾角為0= 60 ;若在O點(diǎn)給微粒沿x軸正方向的初速度 vo,微粒將經(jīng)過 MN上的C點(diǎn).重力加速度為g,電場強(qiáng)度E和E大小未知，求:(1)C點(diǎn)的坐標(biāo)；

2、(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bo【小結(jié)】帶電粒子在復(fù)合場中無約束情況下運(yùn)動的處理方法.弄清疊加場的組成特點(diǎn)。.正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動特點(diǎn)。.畫出粒子的運(yùn)動軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動規(guī)律：(1)若只有兩個場且正交，合力為零，則表現(xiàn)為勻速直線運(yùn)動或靜止。例如電場與磁場中滿足qE=qvB;重力場與磁場中滿足 mg = qvB;重力場與電場中滿足 mg = qE。(2)若三場共存，合力為零，粒子做勻速直線運(yùn)動，其中洛倫茲力F = qvB的方向與速度v垂直。(3)若三場共存時，粒子做勻速圓周運(yùn)動，則有2v=m。rmg = qE,粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動，即qvB(4)當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜的曲線運(yùn)

3、動或有約束的變速直線運(yùn)動時，一般用動能定理或能量守恒定律求解。練習(xí)1 (1).如圖所示，一帶電小球在一正交電場、磁場區(qū)域里做勻速圓周運(yùn)動，電場方向豎直向下，磁場方向垂直紙面向里，則下列說法正確的是()A.小球一定帶正電B.小球一定帶負(fù)電C.小球的繞行方向為順時針D.改變小球的速度大小，小球?qū)⒉蛔鰣A周運(yùn)動編寫：宋明文 審核：陳猛日照實驗高級中學(xué) 2018級物理導(dǎo)學(xué)案練習(xí)1 (2).如圖所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)電磁場，電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面向里.帶負(fù)電微粒由a點(diǎn)以一定初速度進(jìn)入電磁場，剛好能沿直線ab斜向上運(yùn)動，則下列說法正確的是()A .微粒的動能一定增加八dB.微粒的動能一定減少

4、x X 乂，C.微粒的電勢能一定減少D.微粒的機(jī)械能一定不變練習(xí)1 (3).有一個帶電荷量為+ q、重為G的小球，從兩豎直的帶電平行板上方h處自由落下，兩極板間另有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向如右圖所示，則帶電小球通過有電場和磁場的空間時，下列說法正確的是 ()A.一定做曲線運(yùn)動“ r ,-X X X x+B .不可能做曲線運(yùn)動二：C.有可能做勻加速運(yùn)動一 * x 4D.有可能做勻速運(yùn)動二、帶電粒子在復(fù)合場中有約束情況下的運(yùn)動例2.如圖，豎直平面坐標(biāo)系 xOy的第一象限有垂直 xOy面向外的水平勻強(qiáng)磁場和豎直向上的勻強(qiáng)電場，大小分別為B和E;第四象限有垂直 xOy面向里的水平勻強(qiáng)電場，大小也

5、為E;第三象限內(nèi)有一絕緣光滑豎直放置的半徑為 R的半圓軌道，軌道最高點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn) O相切，最低點(diǎn)與絕緣光滑水平面相切于N,質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上(y0)的P點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入第一象限后做圓周運(yùn)動，恰好通過坐標(biāo)原點(diǎn) O,且恰好進(jìn)入半圓軌道并沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動，過N點(diǎn)水平進(jìn)入第四象限，并在電場中運(yùn)動(已知重力加速度為g).判斷小球的帶電性質(zhì)并求出其所帶電荷量； (2)P點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn) O多高；(3)若該小球以滿足(2)中OP的位置和對應(yīng)速度進(jìn)入第一象限，通過N點(diǎn)開始計時，r經(jīng)時間t=2盧小球距坐標(biāo)原點(diǎn) O的距離s為多遠(yuǎn)？編寫：宋明文 審核：陳猛日照實驗高級中學(xué) 2018級物理導(dǎo)學(xué)案【小結(jié)】帶電粒子在

6、復(fù)合場中有約束情況下的運(yùn)動(1)帶電體在復(fù)合場中受輕桿、 輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下， 常見的運(yùn)動形式有直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動, 此時解題要通過受力分析明確變力、恒力做功情況，并注意洛倫茲力不做功的特點(diǎn)，運(yùn)用動能定理、能量 守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動定律求解。(2)由于帶電粒子在復(fù)合場中受力情況復(fù)雜，運(yùn)動情況多變，往往出現(xiàn)臨界問題，這時應(yīng)以題目中的最大“最高“至少“恰好”等詞語為突破口，挖掘隱含條件，根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立 求解。有一豎直足夠長固定絕緣桿練習(xí)2 (1).如圖所示，在水平勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,小球P套在桿上，已知P的質(zhì)量為m,電荷量為+ q,電場強(qiáng)度為

7、E、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B, P與桿間的動摩擦因數(shù)為 由重力加速度為g。小球由靜止開始下滑直到穩(wěn)定的過程中A.小球的加速度一直減小B .小球的機(jī)械能和電勢能的總和保持不變C.下滑加速度為最大加速度一半時的速度可能是2 . qE- mg v= 2qBD,下滑加速度為最大加速度一半時的速度可能是2 . qE- mg v=2.qBE=10 N/C,在 y0練習(xí)2 (2).如圖所示如圖所示，豎直平面 xOy內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小B= 0.5 To 一帶電荷量為 q=+ 0.2 C、的區(qū)域內(nèi)還存在垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小質(zhì)量m= 0.4 kg的小球由長l = 0.4 m的細(xì)線懸掛

8、于P點(diǎn)，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，現(xiàn)將小球拉至水平位置A無初速度地釋放，小球運(yùn)動到懸點(diǎn)P正下方的坐標(biāo)原點(diǎn) O時，懸線突然斷裂，此后小球又恰好能通過 O點(diǎn)正下方的N點(diǎn)。求：(g取10 m/s2)(1)小球運(yùn)動到O點(diǎn)時的速度大小；(2)懸線斷裂前瞬間拉力的大小；(3)ON間的距離。日照實驗高級中學(xué) 2018級物理導(dǎo)學(xué)案編寫：宋明文 審核：陳猛三、綜合練習(xí)1.如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，AO是/xOy的角平分線，x軸上方存在水平向左的勻強(qiáng)電場，下方存在豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，兩電場的電場強(qiáng)度大小相等.一質(zhì)量為m、電荷量為+ q的質(zhì)點(diǎn)從OA上的M點(diǎn)由靜止釋放，質(zhì)點(diǎn)恰能沿 AO運(yùn)動而通過O點(diǎn)

9、，經(jīng)偏轉(zhuǎn)后從x軸上的C點(diǎn)進(jìn)3入第一象限內(nèi)并擊中 AO上白D D點(diǎn)(C、D均未回出).已知OD=OM,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B =m(T),重力加速度 g取10 m/s2.求： q(1)兩勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E的大小；(2)OM的長度L;質(zhì)點(diǎn)從M點(diǎn)出發(fā)到擊中D點(diǎn)所經(jīng)歷的時間t.2.如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系xOy,在其第三象限空間有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)弓雖度大小為 B,還有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E,在其第一象PM空間有沿 y軸負(fù)方向的、場強(qiáng)為E= 4E的勻強(qiáng)電場，并在yh區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度也為3B的垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場。一個電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點(diǎn)得到一初速度，恰好能沿PO做勻速直線運(yùn)動(PO與x軸負(fù)方向的