带电粒子在复合场场中的运动ppt课件

1、带电粒子带电粒子在复合场中的运动在复合场中的运动一、复合场一、复合场1.组合场与复合场组合场与复合场 1组合场：电场、磁场等各位于不同组合场：电场、磁场等各位于不同的区域内，或几种场在同一区域交替出现。的区域内，或几种场在同一区域交替出现。 2复合场：电场、磁场、重力场在赞复合场：电场、磁场、重力场在赞同区域共存，或某两种场共存。同区域共存，或某两种场共存。回想：带电粒子在复合场中运动的应回想：带电粒子在复合场中运动的应 用实例用实例回想：带电粒子在复合场中运动的应回想：带电粒子在复合场中运动的应 用实例用实例回想：带电粒子在复合场中运动的应回想：带电粒子在复合场中运动的应 用实例用实例回想：

2、带电粒子在复合场中运动的应回想：带电粒子在复合场中运动的应 用实例用实例小结：小结：思索与讨论：思索与讨论：一区域有电场、磁场、重力场一区域有电场、磁场、重力场共存，其间一带电粒子思索共存，其间一带电粒子思索重力能做匀加速直线运动吗重力能做匀加速直线运动吗?例例1.1.如下图如下图, , 在程度地面上方有一范围足够大的相互正交的匀强电场和在程度地面上方有一范围足够大的相互正交的匀强电场和匀强磁场区域匀强磁场区域. .磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为B,B,方向垂直纸面向里方向垂直纸面向里. .一质量为一质量为m m、带电荷量为带电荷量为q q的带正电微粒在此区域内沿竖直平面的带正电微粒在此

3、区域内沿竖直平面( (垂直于磁场方向的平垂直于磁场方向的平面面) )做速度大小为做速度大小为v v的匀速圆周运动的匀速圆周运动, ,重力加速度为重力加速度为g.g.(1)(1)求此区域内电场强度的大小和方向求此区域内电场强度的大小和方向. .(2)(2)假设某时辰微粒在场中运动到假设某时辰微粒在场中运动到P P点时点时, ,速度与程度方向的速度与程度方向的夹角为夹角为6060, ,且知且知P P点与程度地面间的间隔等于其做圆周点与程度地面间的间隔等于其做圆周运动的半径运动的半径. .求该微粒运动到最高点时与程度地面间的间隔求该微粒运动到最高点时与程度地面间的间隔. .(3)(3)当带电微粒运动

4、至最高点时当带电微粒运动至最高点时, ,将电场强度的大小变为原来将电场强度的大小变为原来的的1/2(1/2(方向不变方向不变, ,且不计电场变化对原磁场的影响且不计电场变化对原磁场的影响),),且带电且带电微粒能落至地面微粒能落至地面, ,求带电微粒落至地面时的速度大小求带电微粒落至地面时的速度大小. .(1)由于带电微粒可以在电场、磁场和重力场共存的区域内沿竖由于带电微粒可以在电场、磁场和重力场共存的区域内沿竖 直平直平面做匀速圆周运动面做匀速圆周运动,阐明带电微粒所受的电场力和重力大小相等、方向阐明带电微粒所受的电场力和重力大小相等、方向相反相反,因此电场强度的方向竖直向上因此电场强度的方

5、向竖直向上. 设电场强度为设电场强度为E,那么有那么有mg=qE 即即E=mg/q. (2)(2)设带电微粒做匀速圆周运动的轨道半径为设带电微粒做匀速圆周运动的轨道半径为R,R,有有 解得解得 由几何关系可知由几何关系可知, ,该微粒运动至该微粒运动至最高点时与程度地面间的间隔最高点时与程度地面间的间隔2mvqvB,RmvR.qBm55mvhR.22qB22mm111mghF hmvmv22电215mgvvv2qB(3)设带电微粒落地时的速度大小为设带电微粒落地时的速度大小为v1,根据动能定理有根据动能定理有【解析】【解析】例例2.如下图，匀强电场场强如下图，匀强电场场强E=4 V/m，方向程

6、度向左。，方向程度向左。匀强磁场的磁感应强度匀强磁场的磁感应强度B=2 T，方向垂直纸面向里。，方向垂直纸面向里。质量质量m=1 kg的带正电小物体的带正电小物体A，从，从M点沿绝缘粗糙的点沿绝缘粗糙的竖直墙壁无初速度下滑，它滑行竖直墙壁无初速度下滑，它滑行h=0.8 m到到N点时脱点时脱离墙壁做曲线运动，在经过离墙壁做曲线运动，在经过P点瞬时点瞬时A受力平衡，此受力平衡，此时其速度与程度方向成时其速度与程度方向成45角，且角，且P点与点与M点的高度差点的高度差为为H=1.6 m，g取取10 m/s2.试求：试求：1A沿墙壁下滑时，抑制摩擦力沿墙壁下滑时，抑制摩擦力做的功做的功Wf是多少？是多

7、少？2P点与点与M点的程度间隔点的程度间隔s是多少？是多少？【解析】【解析】1 1小物体小物体A A在在N N点有点有 FN=0FN=0，qvNB=qEqvNB=qE，vN=E/BvN=E/B 对小物体对小物体A A从从M M到到N N的运动运用动能定理得的运动运用动能定理得2fN2fN1mghWmv021Wmghmv6 J22根据小物体根据小物体A经过经过P点的瞬时受力分析，点的瞬时受力分析，对小物体对小物体A从从N到到P的运动运用动能定理得的运动运用动能定理得 故故s=0.6 mPPmg45qEmg,q2.5 CEmgmgcos,v2 2 m/sqv BqBcos ，22PN11mg Hh

8、qEsmvmv22 可用能量守恒或动能定理求解可用能量守恒或动能定理求解1.1.有一个带电量为有一个带电量为+q+q、重为、重为G G的小球的小球, ,从两竖直的带电平行板从两竖直的带电平行板上方上方h h处自在落下处自在落下, ,两极板间另有匀强磁场两极板间另有匀强磁场, ,磁感应强度为磁感应强度为B,B,方向如下图方向如下图, ,那么带电小球经过有电场和磁场的空间时那么带电小球经过有电场和磁场的空间时, ,以下以下说法正确的选项是说法正确的选项是( )( )A.A.一定做曲线运动一定做曲线运动B.B.不能够做曲线运动不能够做曲线运动C.C.有能够做匀加速运动有能够做匀加速运动D.D.有能够

9、做匀速运动有能够做匀速运动练习：练习：【解析】选【解析】选A.A.由于小球的速度变化时由于小球的速度变化时, ,重力和电场力不变，洛伦兹力会变重力和电场力不变，洛伦兹力会变化化, ,而洛伦兹力的方向与运动方向垂直，将改动小球的运动而洛伦兹力的方向与运动方向垂直，将改动小球的运动方向，小球不能够做匀速或匀加速运动方向，小球不能够做匀速或匀加速运动,A,A正确正确,B,B、C C、D D错错. .2.2.20212021泉州模拟一重力不计的带电粒子以初速度泉州模拟一重力不计的带电粒子以初速度v0v0v0E/Bv0W2W1W2C.C.一定是一定是W1W2W1W2W1W2，也能够是，也能够是W1W2W

10、1W2【解析】选【解析】选B.B.由由v0E/Bv0E/B知知qv0BqE.qv0BW2W1W2，B B正确正确. .3.3.在如下图的匀强电场和匀强磁场共存的区域内在如下图的匀强电场和匀强磁场共存的区域内( (不计重力不计重力),),电子能够沿程度方向向右做直线运动的是电子能够沿程度方向向右做直线运动的是( )( )【解析】选【解析】选C.C.假设电子程度向右运动假设电子程度向右运动, ,在在A A图中电场力程度向左图中电场力程度向左, ,洛伦兹力洛伦兹力竖直向下竖直向下, ,故不能够故不能够; ;在在B B图中图中, ,电场力程度向左电场力程度向左, ,洛伦兹力竖洛伦兹力竖直向上直向上,

11、,故电子不能够程度向右做直线运动故电子不能够程度向右做直线运动; ;在在C C图中电场力图中电场力竖直向上竖直向上, ,洛伦兹力竖直向下洛伦兹力竖直向下, ,当二者大小相等时当二者大小相等时, ,电子向右电子向右做匀速直线运动做匀速直线运动; ;在在D D图中电场力竖直向上图中电场力竖直向上, ,洛伦兹力竖直向洛伦兹力竖直向上上, ,故电子不能够做程度向右的直线运动故电子不能够做程度向右的直线运动, ,因此只需选项因此只需选项C C正正确确. .4.4.如下图如下图, ,空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场匀强磁场. .一带电粒子在电场力

12、和洛伦兹力共同作用下一带电粒子在电场力和洛伦兹力共同作用下, ,从静从静止开场自止开场自A A点沿曲线点沿曲线ACBACB运动运动, ,到达到达B B点时速度为零点时速度为零,C,C为运动的为运动的最低点最低点, ,不计重力不计重力, ,那么那么( )( )A.A.该粒子必带负电荷该粒子必带负电荷B.AB.A、B B两点位于同一高度两点位于同一高度C.C.粒子到达粒子到达C C点时的速度最小点时的速度最小D.D.粒子到达粒子到达B B点后点后, ,将沿原曲线前往将沿原曲线前往A A点点【解析】选【解析】选B.B.在不计重力情况下在不计重力情况下, ,粒子从粒子从A A点由静止开场向下运动点由静

13、止开场向下运动, ,阐明粒阐明粒子受向下的电场力子受向下的电场力, ,带正电带正电, ,选项选项A A错误错误. .整个过程中只需电场整个过程中只需电场力做功力做功, ,而而A A、B B两点粒子速度都为零两点粒子速度都为零, ,所以所以A A、B B在同一等势面在同一等势面上上, ,选项选项B B正确正确. .运动到运动到C C点时粒子在电场力方向上发生的位移点时粒子在电场力方向上发生的位移最大最大, ,电场力做功最多电场力做功最多, ,粒子速度最大粒子速度最大, ,选项选项C C错误错误. .粒子从粒子从B B点点向下运动时受向右的洛伦兹力向下运动时受向右的洛伦兹力, ,将向右偏将向右偏,

14、 ,应选项应选项D D错错. .总结：带电粒子在复合场中运动的分类总结：带电粒子在复合场中运动的分类1.磁场力、重力并存磁场力、重力并存 假设重力和洛伦兹力平衡，那么带电体做匀速直线运假设重力和洛伦兹力平衡，那么带电体做匀速直线运动动. 假设重力和洛伦兹力不平衡，那么带电体将做复杂的假设重力和洛伦兹力不平衡，那么带电体将做复杂的曲线运动，因曲线运动，因F洛洛 不做功，故机械能守恒，由此可求解问不做功，故机械能守恒，由此可求解问题题.2.电场力、磁场力并存不计重力的微观粒子电场力、磁场力并存不计重力的微观粒子 假设电场力和洛伦兹力平衡，那么带电体做匀速直线假设电场力和洛伦兹力平衡，那么带电体做匀速直线运动运动. 假设电场力和洛伦兹力不平衡，那么带电体做复杂的假设电场力和洛伦兹力不平衡，那么带电体做复杂的曲线运动，因曲线运动，因F洛不做功，可用动能定理求解问题洛不做功，可用动能定理求解问题. 3.电场力、磁场力、重力并存不仅仅是三场并存电场力、磁场力、重力并存不仅仅是三场并存 假设三力平衡，一定做匀速直