专题三带电粒子在复合场中的运动

专题三带电粒子在复合场中的运动第一页，共二十三页，编辑于2023年，星期六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二页，共二十三页，编辑于2023年，星期六应用:一.回旋加速器《360》P168例4二.速度选择器第三页，共二十三页，编辑于2023年，星期六一、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F＝Eq，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四页，共二十三页，编辑于2023年，星期六例、质量为m，正电量为q的小球串在一根倾角为α的绝缘长杆上，如图。球与杆之间的动摩擦因数为μ，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Ｂ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）第五页，共二十三页，编辑于2023年，星期六开始球受摩擦力f＝μmgcosα，按题意，mgsinα>f，故球加速下滑。于是出现了垂直杆子向上的洛仑兹力Ｆ，它使杆与球之间的正压力Ｎ减小，摩擦力f随着减小，加速度增大。到Ａ处时，洛仑兹力已大到Ｆ＝mgcosα，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，Ｆ继续变大，球与杆间正压力Ｎ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Ｂ处时，摩擦力大到f＝mgsinα，小球加速度为零。然后，球向下匀速滑动，球在Ｂ处有最大收尾速度vm。第六页，共二十三页，编辑于2023年，星期六据此，在Ａ处，am＝mgsinα／m＝gsinα在Ｂ处，由f＝mgsinα，得μ（Ｂqvm－mgcosα）＝mgsinα解得vm＝mg（sinα＋μcosα）／μＢq

第七页，共二十三页，编辑于2023年，星期六带电微粒在电场.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《360》P172例2第八页，共二十三页，编辑于2023年，星期六带电微粒在电场.磁场与重力场的复合场中的运动(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九页，共二十三页，编辑于2023年，星期六1、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？第十页，共二十三页，编辑于2023年，星期六2、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。负电第十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期六MxPBBOyVNV0V0θθROM第十二页，共二十三页，编辑于2023年，星期六3、平行金属，板长1.4m，两板相距30cm，两板间匀强磁场的B为1.3×10-3T，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=4×103m/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=3.2×10-19C，质量m=6.64×10-27kg)1.56第十三页，共二十三页，编辑于2023年，星期六解：在t=0到t=1×10-4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=q×1.56/0.3=5.2q方向竖直向下f=qBv=q×1.3×10-3×4×103=5.2q方向竖直向上因F=f，故做匀速直线运动，其位移为：△S=v△t=4×103×1×10-4=0.4米在t=1×10-4秒到t=2×10-4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=(6.64×10-27×4×103)/(3.2×10-19×1.3×103)=6.37×10-2米＜d/4所以粒子不会与金属板相碰。第十四页，共二十三页，编辑于2023年，星期六而a粒子做匀速圆周运动的周期为：T=2πm/qB=(2×3.14×6.64×10-27)/(3.2×10-19×1.3×10-3)=1.0×10-4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=6.5×10-4秒)其运动轨迹如图所示。第十五页，共二十三页，编辑于2023年，星期六三、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磁场垂直带电微粒做匀速圆周运动第十六页，共二十三页，编辑于2023年，星期六1.带电微粒在电场中的运动(1)加速(2)偏转第十七页，共二十三页，编辑于2023年，星期六2.带电微粒在磁场中的运动(1)匀速运动(2)匀速圆周运动第十八页，共二十三页，编辑于2023年，星期六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第十九页，共二十三页，编辑于2023年，星期六(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二十页，共二十三页，编辑于2023年，星期六例、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第二十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期六以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，B≠0。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）E≠0，B≠0。磁场方向可在平行于xy平面的