高考物理復(fù)習(xí)之帶電粒子(或小球)在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

帶電粒子(或小球)在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)EBv復(fù)合場(chǎng)：指電場(chǎng)、磁場(chǎng)和重力場(chǎng)并存，或其中兩場(chǎng)并存，或分區(qū)存在。1、當(dāng)帶電體所受合力為零時(shí)，將處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2:當(dāng)帶電體做非勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),則帶電體所受合力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上.1:質(zhì)量為m的帶電小球，在電場(chǎng)中某點(diǎn)靜止下落，第一秒鐘下落了10米，則小球帶什么性質(zhì)的電荷？小球在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力與重力的大小之比是多少？(g=10m/s2)分析：由題意可知，小球做的是初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。h=at2/2a=2h/t2=2×10÷(1)2=20m/s2＞g說明電場(chǎng)力是向下的，應(yīng)是負(fù)電荷．再根據(jù)a=E2:勻強(qiáng)電場(chǎng)水平向右,一帶電微粒沿直虛線在電場(chǎng)中斜向上運(yùn)動(dòng),則該微粒在從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,其能量變化為A:動(dòng)能增大,電勢(shì)能減小.B:動(dòng)能減小,電勢(shì)能減小C動(dòng)能減小,電勢(shì)能增大D:動(dòng)能增大,電勢(shì)能增大

答案:CABmgQE3:如果上題中,若要使帶電微粒沿著AB直線作勻速直線運(yùn)動(dòng),則要向哪個(gè)方向加一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)呢?電荷的電性應(yīng)如何呢?ABV0mgQEBQV××××××××××××3、當(dāng)帶電體(粒子)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，若洛侖茲力提供向心力，則其余各力的合力必為零。如果帶電體(粒子)在復(fù)合場(chǎng)中由洛侖茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)呢，哪帶電體(粒子)受力又有什么特征呢？4、已知質(zhì)量為m的帶電液滴，以速度ν射入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，液滴在此空間剛好能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。求：(1)液滴在此空間受到幾個(gè)力作用？(2)液滴帶電量及電性？(3)液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑多大？EBvmg解：(1)由于是帶電液滴，它必受重力，又處于電磁場(chǎng)中，還應(yīng)受到電場(chǎng)力及洛侖茲力共3個(gè)力。(2)因液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故必須滿足重力與電場(chǎng)力平衡，故液滴應(yīng)帶負(fù)電。(3)因液滴所受合力為洛侖茲力，所以由Bqv=mv2/R可得：R=mv/qB------②由①②可得：-EqBqvF合=由mg=Eq,求得：q=mg/E----①.勻速圓周運(yùn)動(dòng)重力與電場(chǎng)力的合力為0審題5:有一個(gè)帶電小球,自離開電磁場(chǎng)高為h的地方靜止下落,一進(jìn)入復(fù)合的電場(chǎng),磁場(chǎng)就做勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑為R,所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向是堅(jiān)直向下的,大小為E,則所加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向應(yīng)是向哪個(gè)方向的?B的大小?0RmgqEBqV分析：小球一開始是做自由落體運(yùn)動(dòng)，一進(jìn)入復(fù)合的電磁場(chǎng)，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說明重力與電場(chǎng)力平衡，只有洛倫茲力提供向心力，Eh××××××××××××B解:mgh=mv2……..(1)mg=qE……(2)Bqv=m……(3)B=前面的例子介紹了帶電小球（微粒）在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，都不能忽略帶電體的重力，而有些場(chǎng)合，如帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，則往往把重力忽略的。請(qǐng)看下面的例子。6、如圖所示，在兩平行板間有強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向豎直向下，一帶電量為q的負(fù)粒子(重力不計(jì))垂直于電場(chǎng)方向以速度ν飛入兩極板間為了使粒子沿直線飛出，應(yīng)在垂直于紙面內(nèi)加一個(gè)怎樣方向的磁場(chǎng)，其磁感強(qiáng)度為多大？＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－-審題粒子沿直線飛出電場(chǎng)力與洛侖茲力的合力為0解：由電場(chǎng)力與洛侖茲力的合力為零可得：方向：垂直于紙面向內(nèi)討論(3)在E、B確定情況下，若帶電粒子能從左側(cè)射入勻速通過電磁場(chǎng)，則從右側(cè)射入能勻速通過嗎？(1)在E、B確定情況下，滿足的帶電粒子能沿直線飛出，與粒子的帶電量、電性有何關(guān)系？(2)在E、B確定情況下，若或能否直線通過？結(jié)論速度選擇器不但對(duì)速度的大小有限制(只能等于E/B)，而且對(duì)速度的方向進(jìn)行選擇。＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－--＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－+答：與粒子的帶電量、電性無關(guān)。-答：不能直線通過。-＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－答：不能直線通過。=<>7:如圖所示，在x軸上方有垂直于xy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；在c軸下方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E，一質(zhì)量為m，電量為-q的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向射出，射出之后，第三次到達(dá)x軸時(shí)，它與O點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，求此粒子射出時(shí)的速度ν和運(yùn)動(dòng)的總路程s(不計(jì)重力)。v7:如圖所示，在x軸上方有垂直于xy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；在c軸下方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E，一質(zhì)量為m，電量為-q的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向射出，射出之后，第三次到達(dá)x軸時(shí)，它與O點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，求此粒子射出時(shí)的速度ν和運(yùn)動(dòng)的總路程s(不計(jì)重力)。v審題帶電粒子沿電場(chǎng)線進(jìn)入電場(chǎng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)帶電粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)qBvqEvvv解：粒子運(yùn)動(dòng)路線如圖所示，似拱門形狀。有：粒子初速度為v，則有：由①、②式可得：設(shè)粒子進(jìn)入電場(chǎng)做減速運(yùn)動(dòng)的最大路程為，加速度為a，再由：粒子運(yùn)動(dòng)的總路程得：vRL1:帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),如果是受到合力為零,則該粒子一定做勻速直線運(yùn)動(dòng).反之,帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中如果做勻速直線運(yùn)動(dòng),則該粒子受到的合力也一定為零.2:如果帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做的是非勻速直線運(yùn)動(dòng),則該粒子所受的合力一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上.3:如果帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中,由洛侖茲力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則帶粒子所受的其它力的合力應(yīng)為零.小結(jié):思考題1：如圖所示,一個(gè)半徑為R的絕緣光滑半圓環(huán),堅(jiān)直放在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)方向堅(jiān)直向下,在環(huán)壁邊緣處有一質(zhì)量為m,帶有正電荷為q的小球,由靜止開始下滑,求小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)對(duì)環(huán)底的壓力.0ERmq小球在沿半圓向下運(yùn)動(dòng)過程中,重力與電場(chǎng)力所做的功等于物體動(dòng)能的增加.mgR+qER=mv2mgqEFNFN-mg-qE=mv2/R

FN=3(mg+qE)思考題2．如圖所示，坐標(biāo)空間中有場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，軸為兩種場(chǎng)的分界面，圖中虛線為磁場(chǎng)區(qū)域的右邊界，現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為-q的帶電粒子從電場(chǎng)中坐標(biāo)位置（－L，0）處，以初速度ν0，沿軸正方向運(yùn)動(dòng)，且已知。試求：使帶電粒子能穿越磁場(chǎng)區(qū)域而不再返回電場(chǎng)中，磁場(chǎng)的寬度d應(yīng)滿足的條件.(粒子的重力不計(jì))－－－－ORR審題帶電粒子垂直進(jìn)入電場(chǎng)類平拋運(yùn)動(dòng)帶電粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)v0vyv－(－L,0)v0EB解：帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)粒子的速度大小為ν，速度方向與y軸夾角為θ，有：粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，有：要使粒子穿越磁場(chǎng)區(qū)域能返回電場(chǎng)中，磁場(chǎng)的寬度條件為：∴粒子穿越磁場(chǎng)不返回電場(chǎng)中的條件為：2．如圖所示，坐標(biāo)空間中有場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，軸為兩種場(chǎng)的分界面，圖中虛線為磁場(chǎng)區(qū)域