高二物理人教版31 3.6带电粒子在复合场中的运动

1、4/44/44/4带电粒子在复合场中的运动重/难点重点：带电粒子在复合场中的运动。难点：带电粒子在复合场中的运动。重/难点分析重点分析：原那么上讲 ,所有场的叠加都可以称为复合场 ,如重力场和电场的叠加就是这样这样的问题我们也已经解决过了。但在本章 ,那么是相对狭义地指包括磁场在内的复合场 ,即磁场和电场、磁场和重力场 ,或者三者的复合。难点分析：对在复合场中运动的带电体进行正确受力分析1受力分析的顺序：先场力包括重力、电场力、磁场力 ,后弹力 ,再摩擦力等。2重力、电场力与物体运动速度无关 ,但洛伦兹力的大小与粒子速度有关 ,方向还与电荷的性质有关 ,所以必须充分注意到这一点来正确分析其受力

2、情况 ,从而正确确定物体的运动情况。3一般情况下 ,电子、质子、离子等微观粒子在复合场中受的重力远小于电场力、磁场力 ,因而重力可忽略不计 ,如果有具体数据 ,可通过比拟确定是否考虑重力 ,有时还需由题设条件来确定是否计算重力。突破策略1、带电粒子在复合场中运动的根本分析 复合场是指电场、磁场、重力场并存 ,或其中某两种场并存的场。带电粒子在这些复合场中运动时 ,必须同时考虑电场力、洛伦兹力和重力的作用或其中某两种力的作用 ,因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要。所以问题本质还是物体的动力学问题。分析此类问题的一般方法为：首先从粒子的开始运动状态受力分析着手 ,由合力和初速度判断粒子的运动

3、轨迹和运动性质 ,注意速度和洛伦兹力相互影响这一特点 ,将整个运动过程和各个阶段都分析清楚 ,然后再结合题设条件 ,边界条件等 ,选取粒子的运动过程 ,选用有关动力学理论公式求解 ,并把受力分析贯穿整过过程分析之中。2、粒子所受的合力和初速度决定粒子的运动轨迹及运动性质。 当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时 ,粒子将做匀速直线运动或保持静止状态。当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时 ,粒子将做变速直线运动。 当带电粒子所受到大小恒定 ,方向均匀变化合外力的时 ,这个力充当向心力 ,粒子将做匀速圆周运动。当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的 ,那么粒子将做变加速运动

4、,这类问题一般只能用能量关系处理。1速度选择器正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。带电粒子必须以唯一确定的速度包括大小、方向才能匀速或者说沿直线通过速度选择器。否那么将发生偏转。这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场力的平衡得出：qvB=Eq ,。在本图中 ,速度方向必须向右。1这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。2假设速度小于这一速度 ,电场力将大于洛伦兹力 ,带电粒子向电场力方向偏转 ,电场力做正功 ,动能将增大 ,洛伦兹力也将增大 ,粒子的轨迹既不是抛物线 ,也不是圆 ,而是一条复杂曲线；假设大于这一速度 ,将向洛伦兹力方向偏转 ,电场力将做负功 ,动能将减小 ,洛伦兹力也将减小

5、,轨迹是一条复杂曲线。abcov0例1. 某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以速度向右射去 ,从右端中心a下方的b点以速度射出；假设增大磁感应强度B ,该粒子将打到a点上方的c点 ,且有ac=ab ,那么该粒子带_电；第二次射出时的速度为_。解析：B增大后向上偏 ,说明洛伦兹力向上 ,所以粒子带正电。由于洛伦兹力总不做功 ,所以两次都是只有电场力做功 ,第一次为正功 ,第二次为负功 ,但功的绝对值相同。2带电粒子在电场和重力场中的运动例2. 如下图,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴正方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向内的匀强磁场,现有一质量为m带电量为q的负粒子(重力不计)

6、从电场中坐标为(3L,L)的P点与x轴负方向相同的速度v0射入 ,从O点与y轴正方向成45o夹角射出,求:1粒子在O点的速度大小。2匀强电场的场强E。3粒子从P点运动到O点所用的时间。解: (1)粒子运动轨迹如下图,设粒子在P点时速度大小为v,OQ段为四分之一圆弧,QP段为抛物线,根据对称性可知,粒子在Q点的速度大小也为v,方向与x轴正方向成45o。可得yO450(3L,L)PxQvv (2)Q到P过程,由动能定理得 即 (3)在Q点时, 由P到Q过程中,竖直方向上有: , 水平方向有: , 那么OQ=3L-2L=L 得粒子在OQ段圆周运动的半径Q到O的时间: 粒子从P到O点所用的时间: 3带

7、电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下的运动1带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动。必然是电场力和重力平衡 ,而洛伦兹力充当向心力。E B例3. 一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动。那么该带电微粒必然带_ ,旋转方向为_。假设圆半径为r ,电场强度为E磁感应强度为B ,那么线速度为_。解：因为必须有电场力与重力平衡 ,所以必为负电；由左手定那么得逆时针转动；再由。2与力学紧密结合的综合题 ,要认真分析受力情况和运动情况包括速度和加速度。必要时加以讨论。突破反思在课堂教学中 ,教学互动能够充分调动学生学习的积极性 ,并且能够让学生在相互探讨的过程中发现他人的问题 ,看到自己的缺失 ,产生思想的碰撞 ,对于提高学生的逻辑思维能力