学案混合场中的物体平衡.ppt

第一页，共三十七页，2022年，8月28日 （2）大小:F=BIL. ①此式只适用于B和I互相垂直的情况,且L是导线的 长度. ②当导线电流I与磁场B平行时,F最小=0. 3.洛伦兹力 （1）洛伦兹力的方向 ①洛伦兹力的方向既与电荷的运动方向垂直,又与磁场方向垂直,所以洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向所确定的 . ②洛伦兹力的方向总垂直于电荷运动方向,当电荷的运动方向发生变化时,洛伦兹力的方向也 . 有效 平面 随之变 化 第二页，共三十七页，2022年，8月28日 ③由于洛伦兹力的方向总与电荷的运动方向垂直,所以洛伦兹力对电荷永不 . （2）洛伦兹力的大小:F洛=qvBsin . 当 =90°时,F洛=qvB,此时,电荷受到的洛伦兹力最大; 当 =0°或180°时,F洛=0,即电荷在磁场中平行于磁场方向运动时,电荷不受洛伦兹力作用; 当v=0时,F洛=0,说明磁场只对 的电荷产生力的作用. 做功 运动 第三页，共三十七页，2022年，8月28日 方法点拨 1.带电粒子在电场和重力场中的平衡问题仍然满足 条件,且电场一般为匀强电场. 2.如果带电粒子在重力场、电场和磁场内做直线运动,则一定是 ,因为F洛⊥v. 3.带电粒子在混合场内运动的动力学问题,一般要首先结合粒子的运动状态进行 ,采用矢量三角形法或正交分解法结合平衡条件列式求解. 匀速直线运动 平衡 受力分析 第四页，共三十七页，2022年，8月28日 类型一 电场与重力场中的平衡问题 例1 （2009·大连模拟）如图1所示,倾角为30°的粗糙绝缘斜面固定在水平地面上,整个装置处在垂直斜面向上的匀强电场之中,一质量为m、电荷量为-q的小滑块恰能沿斜面匀速下滑,已知滑块与斜面之间的动摩擦因数为 ,求该匀强电场场强E的大小. 图1 第五页，共三十七页，2022年，8月28日 解析 受力分析如下图所示,由题意得 mgsin -Ff=0 ① FN-mgcos -F=0 ② F=qE ③ Ff= μFN ④ 由①②③④得mgsin -μ（mgcos +qE）=0 ⑤ 解之得E= ⑥ 代入数据得E= ⑦ 答案 第六页，共三十七页，2022年，8月28日 拓展探究 上例中若电场方向水平向左,则该匀强电场的场强E的大小为多少? 解析 电场力F水平向右,由受力分析知 mgsin -Ff-Fcos =0 ① FN=mgcos +Fsin ② F=qE ③ Ff=μFN ④ 解之得E= ⑤ E= 答案 第七页，共三十七页，2022年，8月28日 预测1 （2009·上海虹口区）如图2所示，质量为m的物体带正电Q在斜面上处于静止状态，物体与斜面均在匀强电场内，匀强电场E方向 水平向右.当斜面的倾角 逐渐增 大（ 90°），而该带电体仍静 止在斜面上时，则（ ） A.物体克服电场力做功 B.物体所受静摩擦力的方向可能会改变180° C.物体的重力势能逐渐增大，电势能逐渐减小 D.物体的重力势能逐渐增大，电势能逐渐增大 解析 0 90°， =0°时摩擦力水平向左. =90°时摩擦力竖直向上，其方向可能会改变90°，所以B错，克服电场力做功所以C错，选A、D项. 图2 AD 第八页，共三十七页，2022年，8月28日 类型二 电场、磁场及重力场中的平衡问题 例2 如图3所示，质量为m，带电荷电量为-q的微粒以速度v与水平面成45°进入匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.若微粒在电场、磁场、重力场作用下做匀速直线运动，则电场强度E= ，磁感应强度B= . 图3 第九页，共三十七页，2022年，8月28日 解析 微粒在重力、电场力和洛伦兹力作用下处于平 衡状态，受力分析如图，可知， qE=mg qvB= mg 得电场强度E= 磁感应强度B= . 解题归纳 （1）带电体在重力场、匀强电场中所受的重力和电场力都是恒力，与运动的状态无关，而洛伦兹力与运动的状态有关. （2）电荷有正、负之分，正、负电荷在同样的电、磁场中所受的电、磁场力的方向不同，要特别留心. （3）根据电荷的运动状态和各种场力的特点去确定其受力情况是解决平衡问题的基本能力. 第十页，共三十七页，2022年，8月28日 预测2 如图4所