帶電粒子在復合場中的運動

1、帶電粒子在復合場中的運動 第1頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三高考地位：本專題是電場和磁場知識的深化和提高，以復合場中的粒子為背景，研究帶電粒子在其中的運動、能量和相互作用等力電綜合問題，是高考的必考內容。復合場組合場第2頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三復合場電場 、 磁場、 重力場共存（或其中兩種場共存)第3頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三 大小 方向 做功特點 重力 G=mg 總是豎直向下取決于初末位置的高度差 電場力 F=qE與場強方向及電性有關取決于初末位置的電勢差洛侖茲力F洛qvB 左手定則判斷洛侖茲力永不做功第4頁，

2、共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三典型例題 如圖所示，與電源斷開的帶電平行金屬板相互正對水平放置，兩板電勢差為u，間距為d，兩板間存在著水平方向的勻強磁場B。某質量為m帶正電小球從光滑絕緣軌道上的a點由靜止開始滑下，經過軌道端點p（軌道上的p點的切線沿水平方向）進入板間，則帶電小球在該區(qū)域可能做A 直線運動 B 平拋運動C 勻速圓周運動 D 復雜曲線運動 什么性質的直線運動？第5頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三帶電粒子在復合場中運動（1）帶電粒子受洛倫茲力作用能做直線運動必勻速（2）復合場中能做圓周運動，除洛倫茲力以外的力合力必為零。歸納看運動,抓受力第6

3、頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三 (2010安徽)如圖所示，寬度為d的豎直狹長區(qū)域內(邊界為L1、L2)，存在垂直紙面向里的勻強磁場和豎直方向上的周期性變化的電場(如圖518(2)所示)，電場強度的大小為E0，E0表示電場方向豎直向上t0時，一帶正電、質量為m的微粒從左邊界上的N1點以水平速度v射入該區(qū)域，沿直線運動到Q點后，做一次完整的圓周運動，再沿直線運動到右邊界上的N2點Q為線段N1N2的中點，重力加速度為g.上述d、E0、m、v、g為已知量(1)求微粒所帶電荷量q和磁感應強度B的大??；(2)求電場變化的周期T；(3)改變寬度d，使微粒仍能按上述運動過程通過相應寬度

4、的區(qū)域，求T的最小值 體驗高考第7頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三 如圖所示，勻強電場的場強E=4V/m，方向水平向左勻強磁場的磁感強度B=2T，方向垂直于紙面向里，一個質量為m=1g、帶正電的小物體A從M點沿絕緣粗糙的豎直壁無初速下滑，當它滑行h=0.8m到N點時離開壁做曲線運動，運動到P點時恰好處于平衡狀態(tài)，此時速度方向與水平成450角，設P與M的高度差H=1.6m，求 （1）A沿壁下滑過程中摩擦力作的功。 （2）P與M的水平距離。典型例題E BPMN第8頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三帶電粒子在復合場中運動解題思路當帶電粒子在復合場中做勻速直線

5、運動時，根據平衡條件列方程求解；當帶電粒子在復合場中做勻速圓周運動時，應用牛頓第二定律(洛倫茲力提供向心力)和平衡條件列方程聯立求解；當帶電粒子在復合場中做非勻速曲線運動時，選用動能定理或能量守恒定律列方程求解。第9頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三練習:傾角的光滑斜面處于垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度為B，一滑塊質量為m，帶電量為-q，從斜面上靜止開始下滑，求滑塊能在斜面上滑動的位移S是多少？-q mFNfmgV第10頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三謝謝指導！第11頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三 例2.一個質量為m,電量

6、為q的帶電粒子以一定的初速度V0垂直于電場強度方向飛入場強為E、寬度為d的勻強偏轉電場區(qū)，飛離電場區(qū)時運動方向的偏轉角為，如圖(a)所示如果該帶電粒子以同樣速度垂直飛進同樣寬度的勻強磁場區(qū)，飛離磁場區(qū)時運動方向偏轉角也為，如圖(b)所示試求磁感強度B的大小(不計重力)典型例題第12頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三 例3.如圖所示，在某個空間內有水平方向相互垂直的勻強磁場和勻強電場，電場強度E=2V/m.磁感強度B=1.25T.有一個質量m=310-4kg、帶電量q=210-3C的微粒，在這個空間內做勻速直線運動.假如在這個微粒經過某條電場線時突然撤去磁場，那么當它再次經過

7、同一條電場線時，微粒在電場線方向上移動了多大距離S.典型例題電磁場和重力場相結合第13頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三典型例題第14頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三典型例題第15頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三典型例題 例4.已知一個質量為m、電量為q的小球套在一豎直放置的桿上，小球與桿之間的動摩擦因數為 ，水平方向存在場強為的勻強電場和磁感強度為的勻強磁場，小球由靜止開始運動，求小球在運動過程中最大速度和最大加速度。第16頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三典型例題 例5.如圖所示，固定的半圓弧形光滑軌道置于

8、水平方向的勻強電場和勻強磁場中，軌道圓弧半徑為R，磁感應強度為B，方向垂直于紙面向外，電場強度為E，方向水平向左。一個質量為m的小球（可視為質點）放在軌道上的C點恰好處于靜止、圓弧半徑OC與水平直徑AD的夾角為a(sin=0.8)（1）求小球帶何種電荷，電荷量是多少？并說明理由。（2）如果將小球從A點由靜止釋放，小球在圓弧軌道上運 動時，對軌道的最大壓力的大小是多少？第17頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三AEBBLd 例6.空間分布著圖示的勻強磁場B和勻強電場E，一帶電粒子質量為m，電量為q的電子，從A點由靜止釋放后經電場加速進入磁場，穿過中間磁場進入右邊磁場后能按某一路徑再返回A點而重復前述過程。求中間磁場的寬度d和粒子的運動周期.典型例題第18頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三解析：（1）帶電粒子在電場中加速，由動能定理，可得： 帶電粒子在磁場中偏轉，由牛頓第二定律，可得：由以上兩式，可得。可見在兩磁場區(qū)粒子運動半徑相同，如圖所示，三段圓弧的圓心組成的三角形O1O2O3是等邊三角形，其邊長為2R。所以中間磁場區(qū)域的寬度為第19頁，共21頁，2022年，5月20日，5點5分，星期三OO3O1O2600（2）在電場中在中間磁場中運動時間在右側磁場中運動時間則粒子第一次回到O點的所用時間為。第2