專題三帶電粒子在復合場中的運動

專題三帶電粒子在復合場中的運動第1頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月專題三帶電粒子在復合場中的運動高三物理第一輪復習第八部分第2頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月應用:一.回旋加速器《360》P168例4二.速度選擇器第3頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月一、處理方法受力分析，運動過程分析，運用規(guī)律列式解題。二、注意1、帶電粒子受電場力F＝Eq，與運動情況無關；只有運動的帶電粒子才可能受到洛侖茲力作用。2、洛侖茲力對粒子不做功，但電場力對粒子可能做功；3、合外力是變力時，常利用動能定理或能量守恒定律解題第4頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月例、質量為m，正電量為q的小球串在一根傾角為α的絕緣長桿上，如圖。球與桿之間的動摩擦因數(shù)為μ，整個裝置置于紙面內，并處在垂直紙面向外的磁感應強度為Ｂ的勻強磁場中。求小球從靜止起沿桿下滑時的最大加速度和最大速度。（設桿足夠長）第5頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月開始球受摩擦力f＝μmgcosα，按題意，mgsinα>f，故球加速下滑。于是出現(xiàn)了垂直桿子向上的洛侖茲力Ｆ，它使桿與球之間的正壓力Ｎ減小，摩擦力f隨著減小，加速度增大。到Ａ處時，洛侖茲力已大到Ｆ＝mgcosα，因而球與桿間無擠壓，摩擦力消失，此時加速度最大。隨著速度增大，Ｆ繼續(xù)變大，球與桿間正壓力Ｎ轉為垂直桿子向下，摩擦力再次出現(xiàn)使加速度減小，但速度仍增大。到Ｂ處時，摩擦力大到f＝mgsinα，小球加速度為零。然后，球向下勻速滑動，球在Ｂ處有最大收尾速度vm。第6頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)?，在Ａ處，am＝mgsinα／m＝gsinα在Ｂ處，由f＝mgsinα，得μ（Ｂqvm－mgcosα）＝mgsinα解得vm＝mg（sinα＋μcosα）／μＢq

第7頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月帶電微粒在電場.磁場與重力場的復合場中的運動(1)三場正交，帶電微粒做勻速運動《360》P172例2第8頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月帶電微粒在電場.磁場與重力場的復合場中的運動(2)電場力與重力平衡且與磁場垂直帶電微粒做勻速圓周運動第9頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1、如圖所示，一帶電的小球從P點自由下落，P點距場區(qū)邊界MN高為h，邊界MN下方有方向豎直向下、電場場強為E的勻強電場，同時還有勻強磁場，小球從邊界上的a點進入電場與磁場的復合場后，恰能作勻速圓周運動，并從邊界上的b點穿出，已知ab=L，求：（1）該勻強磁場的磁感強度B的大小和方向；（2）小球從P經(jīng)a至b時，共需時間為多少？第10頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2、如圖所示，在直角坐標系的第一、二象限內有垂直于紙面的勻強磁場，第三象限有沿y軸負方向的勻強電場；第四象限無電場和磁場?，F(xiàn)有一質量為m、電荷量為q的粒子以速度v0從y軸上的M點沿x軸負方向進入電場，不計粒子的重力，粒子經(jīng)x軸上的N點和P點最后又回到M點，設OM=L,ON=2L.求：（1）帶電粒子的電性，電場強度E的大小；（2）帶電粒子到達N點時的速度大小和方向；（3）勻強磁場的磁感應強度的大小和方向；（4）粒子從M點進入電場，經(jīng)N、P點最后又回到M點所用的時間。負電第11頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月MxPBBOyVNV0V0θθROM第12頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月3、平行金屬，板長1.4m，兩板相距30cm，兩板間勻強磁場的B為1.3×10-3T，兩板間所加電壓隨時間變化關系如33-1圖所示。當t=0時，有一個a粒子從左側兩板中央以v=4×103m/s的速度垂直于磁場方向射入，如圖所示。不計a粒子的重力，求：該粒子能否穿過金屬板間區(qū)域?若不能，打在何處?若能，則需多長時間?(已知a粒子電量q=3.2×10-19C，質量m=6.64×10-27kg)1.56第13頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月解：在t=0到t=1×10-4秒時間內，兩板間加有電壓，a粒子受到電場力和洛侖茲力分別為：F=qu/d=q×1.56/0.3=5.2q方向豎直向下f=qBv=q×1.3×10-3×4×103=5.2q方向豎直向上因F=f，故做勻速直線運動，其位移為：△S=v△t=4×103×1×10-4=0.4米在t=1×10-4秒到t=2×10-4秒時間內，兩板間無電場，a粒子在洛侖茲力作用下做勻速圓周運動，其軌跡半徑為：r=mv/qB=(6.64×10-27×4×103)/(3.2×10-19×1.3×103)=6.37×10-2米＜d/4所以粒子不會與金屬板相碰。第14頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月而a粒子做勻速圓周運動的周期為：T=2πm/qB=(2×3.14×6.64×10-27)/(3.2×10-19×1.3×10-3)=1.0×10-4秒則在不加電壓的時間內，a粒子恰好能在磁場中運動一周。當兩板間又加上第2個周期和第3個周期的電壓時，a粒子將重復上述的運動。故經(jīng)13/4周期飛出板外(t=6.5×10-4秒)其運動軌跡如圖所示。第15頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月三、幾種常見的運動1.帶電微粒在電場中的運動

(1)加速(2)偏轉2.帶電微粒在磁場中的運動

(1)勻速運動(2)勻速圓周運動3.帶電微粒在電磁場中的運動(1)電場與磁場垂直帶電微粒做勻速直線運動(2)電場與磁場平行帶電微粒做勻變速直線運動4.帶電微粒在電場.磁場與重力場的復合場中的運動(1)三場正交帶電微粒做勻速運動(2)電場與磁場平行與重力場成角度帶電微粒做勻速運動(3)電場力與重力平衡且與磁場垂直帶電微粒做勻速圓周運動第16頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.帶電微粒在電場中的運動(1)加速(2)偏轉第17頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.帶電微粒在磁場中的運動(1)勻速運動(2)勻速圓周運動第18頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月帶電微粒在電磁場中的運動(1)電場與磁場垂直，帶電微粒做勻速直線運動(2)電場與磁場平行，帶電微粒做勻變速直線運動BEqE=ma第19頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)電場與磁場平行且與重力場成角度，帶電微粒做勻速運動第20頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月例、如圖所示，在oxyz坐標系所在的空間中，可能存在勻強電場或勻強磁場，也可能兩者都存在或都不存在。但如果兩者都存在，已知磁場平行xy平面?，F(xiàn)有一質量為m帶正電q的點電荷沿z軸正方向射入此空間中，發(fā)現(xiàn)它做速度為v0的勻速直線運動。若不計重力，試寫出電場和磁場的分布有哪幾種可能性。要求對每一種可能性，都要說出其中電場強度、磁感強度的方向和大小，以及它們之間可能存在的關系。不要求推導或說明理由。xyozz第21頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月以E和B分別表示電場強度和磁感強度，有以下幾種可能：（1）E=0，B=0（2）E=0，B≠0。B的方向與z軸的正方向平行或反平行。B的大小可任意。（3）E≠0，B≠0。磁場方向可在平行于xy