专题三带电粒子在复合场中的运动

1、专题三带电粒子在复合场中的运动第1页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日专题三 带电粒子在复合场中的运动高三物理第一轮复习第八部分第2页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日应用:一.回旋加速器360P168 例4 二.速度选择器第3页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日一、处理方法 受力分析，运动过程分析，运用规律列式解题。二、注意 1、带电粒子受电场力FEq，与运动情况无关；只有运动的带电粒子才可能受到洛仑兹力作用。 2、洛仑兹力对粒子不做功，但电场力对粒子可能做功； 3、合外力是变力时，常利用动能定理或能量守恒定律解题第4页，共23页，

2、2022年，5月20日，1点26分，星期日例、质量为m，正电量为q的小球串在一根倾角为的绝缘长杆上，如图。球与杆之间的动摩擦因数为，整个装置置于纸面内，并处在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场中。求小球从静止起沿杆下滑时的最大加速度和最大速度。（设杆足够长）第5页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日 开始球受摩擦力fmgcos，按题意， mgsin f，故球加速下滑。于是出现了垂直杆子向上的洛仑兹力，它使杆与球之间的正压力减小，摩擦力f随着减小，加速度增大。 到处时，洛仑兹力已大到mgcos，因而球与杆间无挤压，摩擦力消失，此时加速度最大。 随着速度增大，继续变大，球与杆间

3、正压力转为垂直杆子向下，摩擦力再次出现使加速度减小，但速度仍增大。 到处时，摩擦力大到 f mgsin，小球加速度为零。然后，球向下匀速滑动，球在处有最大收尾速度vm。第6页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日据此，在处，ammgsinmgsin在处，由fmgsin， 得（qvmmgcos）mgsin解得 vmmg（sincos）q 第7页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日带电微粒在电场.磁场与重力场的复合场中的运动(1)三场正交，带电微粒做匀速运动360P172 例2第8页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日带电微粒在电场.磁场与重力场

4、的复合场中的运动(2)电场力与重力平衡且与磁场垂直带电微粒做匀速圆周运动第9页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日1、如图所示，一带电的小球从P点自由下落，P点距场区边界MN高为h，边界MN下方有方向竖直向下、电场场强为E的匀强电场，同时还有匀强磁场，小球从边界上的a点进入电场与磁场的复合场后，恰能作匀速圆周运动，并从边界上的b点穿出，已知ab=L，求：（1）该匀强磁场的磁感强度B的大小和方向；（2）小球从P经a至b时，共需时间为多少？第10页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日2、如图所示，在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场，第三象限有沿y

5、轴负方向的匀强电场；第四象限无电场和磁场。现有一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0从y轴上的M点沿x轴负方向进入电场，不计粒子的重力，粒子经x轴上的N点和P点最后又回到M点，设OM=L,ON=2L.求：（1）带电粒子的电性，电场强度E的大小；（2）带电粒子到达N点时的速度大小和方向；（3）匀强磁场的磁感应强度的大小和方向；（4）粒子从M点进入电场，经N、P点最后又回到M点所用的时间。负电第11页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日MxPBBOyVNV0V0ROM第12页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日3、平行金属，板长1.4m，两板相距30cm，两板间

6、匀强磁场的B为1.310-3T，两板间所加电压随时间变化关系如33-1图所示。当t=0时，有一个a粒子从左侧两板中央以v=4103m/s的速度垂直于磁场方向射入，如图所示。不计a粒子的重力，求：该粒子能否穿过金属板间区域?若不能，打在何处?若能，则需多长时间? (已知a粒子电量q=3.210-19C，质量m=6.6410-27kg)1.56第13页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日解：在t=0到t=110-4秒时间内，两板间加有电压，a粒子受到电场力和洛仑兹力分别为： F=qu/d=q1.56/0.3=5.2q 方向竖直向下 f=qBv=q1.310-34103=5.2q

7、方向竖直向上因F=f，故做匀速直线运动，其位移为： S=vt=4103110-4=0.4米在t=110-4秒到t=210-4秒时间内，两板间无电场，a粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，其轨迹半径为：r=mv/qB=(6.6410-274103)/(3.210-191.3103)=6.3710-2米d/4所以粒子不会与金属板相碰。 第14页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日而a粒子做匀速圆周运动的周期为：T=2m/qB =(23.146.6410-27)/(3.210-191.310-3) =1.010-4秒 则在不加电压的时间内，a粒子恰好能在磁场中运动一周。当两板间又加

8、上第2个周期和第3个周期的电压时，a粒子将重复上述的运动。故经13/4周期飞出板外(t=6.510-4秒)其运动轨迹如图所示。第15页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日三、几种常见的运动1.带电微粒在电场中的运动 (1)加速 (2)偏转2.带电微粒在磁场中的运动 (1)匀速运动 (2)匀速圆周运动3.带电微粒在电磁场中的运动 (1)电场与磁场垂直带电微粒做匀速直线运动 (2)电场与磁场平行带电微粒做匀变速直线运动4.带电微粒在电场.磁场与重力场的复合场中的运动 (1)三场正交带电微粒做匀速运动 (2)电场与磁场平行与重力场成角度带电微粒做匀速运动 (3)电场力与重力平衡且与

9、磁场垂直带电微粒做匀速圆周运动第16页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日1.带电微粒在电场中的运动 (1)加速 (2)偏转第17页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日2.带电微粒在磁场中的运动 (1)匀速运动 (2)匀速圆周运动第18页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日带电微粒在电磁场中的运动 (1)电场与磁场垂直，带电微粒做匀速直线运动 (2)电场与磁场平行，带电微粒做匀变速直线运动BEqE=ma第19页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日(2)电场与磁场平行且与重力场成角度，带电微粒做匀速运动第20页，共23页，2

10、022年，5月20日，1点26分，星期日例、如图所示，在oxyz坐标系所在的空间中，可能存在匀强电场或匀强磁场，也可能两者都存在或都不存在。但如果两者都存在，已知磁场平行xy平面。现有一质量为m带正电q的点电荷沿z轴正方向射入此空间中，发现它做速度为v0的匀速直线运动。若不计重力，试写出电场和磁场的分布有哪几种可能性。要求对每一种可能性，都要说出其中电场强度、磁感强度的方向和大小，以及它们之间可能存在的关系。不要求推导或说明理由。 xyozz第21页，共23页，2022年，5月20日，1点26分，星期日以E和B分别表示电场强度和磁感强度，有以下几种可能： （1）E=0，B=0 （2）E=0，B0。B的方向与z轴的正方向平行或反平行。B的大小可任意。 （3）E0，B0。磁场方向可在平行