帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件

帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)年級(jí)：高中三年級(jí)（下）學(xué)科：物理學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握電磁場(chǎng)和重力場(chǎng)中的力的特點(diǎn)與功能關(guān)系2、學(xué)會(huì)通過(guò)組合場(chǎng)節(jié)點(diǎn)解決具體問(wèn)題的方法1、什么是組合場(chǎng)一、模型構(gòu)建靜電場(chǎng)與磁場(chǎng)各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊，或在同一區(qū)域，靜電場(chǎng)、磁場(chǎng)分時(shí)間段交替出現(xiàn)。由于基本粒子通常不考慮重力，所以本節(jié)課中的組合場(chǎng)僅限于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的組合2、分析思路一、模型構(gòu)建(2)畫(huà)運(yùn)動(dòng)軌跡：

根據(jù)受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，大致畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖，有利于形象、直觀地解決問(wèn)題。(1)劃分過(guò)程：

將粒子運(yùn)動(dòng)的過(guò)程劃分為幾個(gè)不同的階段，對(duì)不同的階段選取不同的規(guī)律處理。(3)找關(guān)鍵：

確定帶電粒子在場(chǎng)區(qū)邊界的速度(包括大小和方向)是解決該類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵。2、分析思路一、模型構(gòu)建帶點(diǎn)粒子在分離的電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)中勻變速直線運(yùn)動(dòng)方法牛頓運(yùn)動(dòng)定律+運(yùn)動(dòng)學(xué)公式動(dòng)能定理類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)方法常規(guī)分解法特殊分解法功能關(guān)系磁場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)公式+牛頓運(yùn)動(dòng)定律+幾何知識(shí)受力分析，找到合力，確定運(yùn)動(dòng)參量受力分析，確定研究過(guò)程，找到做功的力，確定初末動(dòng)能初速度水平，以水平方向和豎直方向建立直角坐標(biāo)系以初速度方向和垂直初速度方向建立直角坐標(biāo)系動(dòng)能定理和能量守恒

偏轉(zhuǎn)條件示意圖受力情況運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)軌跡電偏轉(zhuǎn)帶電粒子以v⊥E進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)

只受恒定的靜電力類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)拋物線磁偏轉(zhuǎn)帶電粒子以v⊥B進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)

只受大小恒定的洛倫茲力勻速圓周運(yùn)動(dòng)圓弧3、常見(jiàn)的基本運(yùn)動(dòng)形式一、模型構(gòu)建

示意圖物理規(guī)律基本公式做功情況電偏轉(zhuǎn)類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓第二定律

靜電力既改變速度方向，也改變速度大小，對(duì)電荷做功磁偏轉(zhuǎn)牛頓第二定律、向心力公式

洛倫茲力只改變速度方向，不改變速度大小，對(duì)電荷永不做功3、常見(jiàn)的基本運(yùn)動(dòng)形式一、模型構(gòu)建二、學(xué)以致用例題1如圖，從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子，由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運(yùn)動(dòng)，自M點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁場(chǎng)左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場(chǎng)的速度大小為v1，并在磁場(chǎng)邊界的N點(diǎn)射出；乙種離子在MN的中點(diǎn)射出；MN長(zhǎng)為L(zhǎng)。不計(jì)重力影響和離子間的相互作用。求：(1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；(2)甲、乙兩種離子的比荷之比。二、學(xué)以致用例題1如圖，從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子，由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運(yùn)動(dòng)，自M點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁場(chǎng)左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場(chǎng)的速度大小為v1，并在磁場(chǎng)邊界的N點(diǎn)射出；乙種離子在MN的中點(diǎn)射出；MN長(zhǎng)為L(zhǎng)。不計(jì)重力影響和離子間的相互作用。求：(1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；(2)甲、乙兩種離子的比荷之比。vxxxxxxxxxxxxxxxxxxv負(fù)電荷

vv

二、學(xué)以致用例題1如圖，從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子，由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運(yùn)動(dòng)，自M點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁場(chǎng)左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場(chǎng)的速度大小為v1，并在磁場(chǎng)邊界的N點(diǎn)射出；乙種離子在MN的中點(diǎn)射出；MN長(zhǎng)為L(zhǎng)。不計(jì)重力影響和離子間的相互作用。求：(1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；(2)甲、乙兩種離子的比荷之比。二、學(xué)以致用例題2一足夠長(zhǎng)的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場(chǎng)區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場(chǎng)的上、下兩側(cè)為電場(chǎng)區(qū)域，寬度均為L(zhǎng)′，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點(diǎn)，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點(diǎn)沿y軸正方向射入電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后恰好以從M點(diǎn)入射的速度從N點(diǎn)沿y軸正方向射出。不計(jì)重力。

(1)定性畫(huà)出該粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡；(2)求該粒子從M點(diǎn)射入時(shí)速度的大??；(3)若該粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷

及其從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的時(shí)間。二、學(xué)以致用1、劃分過(guò)程思路分析電場(chǎng)磁場(chǎng)二、學(xué)以致用1、劃分過(guò)程思路分析2、畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)恰好以從M點(diǎn)入射的速度從N點(diǎn)沿y軸正方向射出對(duì)稱(chēng)性二、學(xué)以致用1、劃分過(guò)程思路分析2、畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡恰好以從M點(diǎn)入射的速度從N點(diǎn)沿y軸正方向射出對(duì)稱(chēng)性vv

v電偏轉(zhuǎn)：類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的末速度磁偏轉(zhuǎn)：圓周運(yùn)動(dòng)的線速度二、學(xué)以致用1、劃分過(guò)程思路分析2、畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡恰好以從M點(diǎn)入射的速度從N點(diǎn)沿y軸正方向射出對(duì)稱(chēng)性v電偏轉(zhuǎn)：類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的末速度磁偏轉(zhuǎn)：圓周運(yùn)動(dòng)的線速度二、學(xué)以致用例題2一足夠長(zhǎng)的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場(chǎng)區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場(chǎng)的上、下兩側(cè)為電場(chǎng)區(qū)域，寬度均為L(zhǎng)′，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點(diǎn)，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點(diǎn)沿y軸正方向射入電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后恰好以從M點(diǎn)入射的速度從N點(diǎn)沿y軸正方向射出。不計(jì)重力。

(1)定性畫(huà)出該粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡；(2)求該粒子從M點(diǎn)射入時(shí)速度的大??；(3)若該粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷及其從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的時(shí)間。二、學(xué)以致用例題2一足夠長(zhǎng)的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場(chǎng)區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場(chǎng)的上、下兩側(cè)為電場(chǎng)區(qū)域，寬度均為L(zhǎng)′，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點(diǎn)，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點(diǎn)沿y軸正方向射入電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后恰好以從M點(diǎn)入射的速度從N點(diǎn)沿y軸正方向射出。不計(jì)重力。

(1)定性畫(huà)出該粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡；(2)求該粒子從M點(diǎn)射入時(shí)速度的大??；(3)若該粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷及其從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的時(shí)間。由磁場(chǎng)中的幾何關(guān)系2Rcosθ=l

由電場(chǎng)中的類(lèi)平拋關(guān)系l′=votvcosθ=at

二、學(xué)以致用例題2一足夠長(zhǎng)的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場(chǎng)區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場(chǎng)的上、下兩側(cè)為電場(chǎng)區(qū)域，寬度均為L(zhǎng)′，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點(diǎn)，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點(diǎn)沿y軸正方向射入電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后恰好以從M點(diǎn)入射的速度從N點(diǎn)沿y軸正方向射出。不計(jì)重力。

(1)定性畫(huà)出該粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡；(2)求該粒子從M點(diǎn)射入時(shí)速度的大??；(3)若該粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷及其從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的時(shí)間。由磁場(chǎng)中的幾何關(guān)系2Rcosθ=l

由電場(chǎng)中的類(lèi)平拋關(guān)系l′=votvcosθ=at

二、學(xué)以致用例題2一足夠長(zhǎng)的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場(chǎng)區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場(chǎng)的上、下兩側(cè)為電場(chǎng)區(qū)域，寬度均為L(zhǎng)′，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點(diǎn)，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點(diǎn)沿y軸正方向射入電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后恰好以從M點(diǎn)入射的速度從N點(diǎn)沿y軸正方向射出。不計(jì)重力。

(1)定性畫(huà)出該粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡；(2)求該粒子從M點(diǎn)射入時(shí)速度的大??；(3)若該粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷及其從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的時(shí)間。

vsin

θ=v0

θ=二、學(xué)以致用例題2一足夠長(zhǎng)的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場(chǎng)區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場(chǎng)的上、下兩側(cè)為電場(chǎng)區(qū)域，寬度均為L(zhǎng)′，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點(diǎn)，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點(diǎn)沿y軸正方向射入電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后恰好以從M點(diǎn)入射的速度從N點(diǎn)沿y軸正方向射出。不計(jì)重力。

(1)定性畫(huà)出該粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡；(2)求該粒子從M點(diǎn)射入時(shí)速度的大??；(3)若該粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷及其從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的時(shí)間。

二、學(xué)以致用例題2一足夠長(zhǎng)的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場(chǎng)區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場(chǎng)的上、下兩側(cè)為電場(chǎng)區(qū)域，寬度均為L(zhǎng)′，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點(diǎn)