专题带电粒子在复合场中的运动教案.ppt

一、复合场 复合场是指电场、磁场和重力场并存，或其中某两场并存、或分区域存在。 二、带电粒子在复合场中运动的分类 1.带电粒子在复合场中无约束情况下的运动 ①静止或匀速直线运动 特点：（重力、电场力、洛伦兹力）合力为零 ②匀速圆周运动 特点：重力与电场力等大反向，带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。 ③较复杂的曲线运动 特点:合力大小方向均变化，且与初速不共线，粒子做非匀变速曲线运动，其轨迹不是圆弧，也不是抛物线 三、“磁偏转”和“电偏转”的差别 例2 如图，在水平地面上方有一范围足够大的互相 正交的匀强电场和运强磁场区域，磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直纸面向里。一质量为m，带电荷量为q的带正电微粒在此区域内沿竖直平面（垂直于磁场方向的平面）做速度大小为v的匀速圆周运动，重力加速度为g. 求 （1）此区域内电场强度的大小和方向（2）某时刻微粒在电场中运动到p点时，速度与水平方向夹角60度，且已知p点与水平地面之间的距离等于其做圆周运动的半径。求该微粒运动到最高点时与水平地面之间的距离。 例2 如图所示，匀强电场区域和运强磁场区域是紧邻的且宽度相等均为d，电场方向在纸平面内竖直向下，而磁场方向垂直纸面向里，一带正电的粒子从o点以速度v0沿垂直于电场方向进入电场，从A点出电场进入磁场，离开电场时粒子在电场方向的偏转位移为电场宽度的一半，当粒子从磁场右边界上C点穿出时速度方向与进入电场O点时的速度方向一致，已知d, v0（带电粒子重力不计）。求： (1)粒子从C点穿出磁场时的速度V (2)电场强度E和磁感应强度B的比值 (3)粒子在电、磁场中运动的总时间 解析：（1）粒子在匀强电场中做类平抛运动 水平方向： 竖直方向： 例1 在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为θ、足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，电场方向竖直向上．有一质量为m，带电荷量为+q的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为零，如图所示，若迅速把电场方向反转为竖直向下，重力加速度为g，求：（1）小球能在斜面上滑行多远？（2）小球在斜面上滑行时间是多少？ 解：（1）由静止可知：qE=mg当小球恰好离开斜面时，对小球受力分析，受竖直向下的重力、电场力和垂直于斜面向上的洛伦兹力，此时在垂直于斜面方向上合外力为零．则有：（qE+mg）cosθ=qvB由动能定理得：（qE+mg）sinθ?x=1/2mv2解得：x=m2gcos2θ/q2B2sinθ（2）对小球受力分析，在沿斜面方向上合力为（qE+mg）sinθ，且恒定，故沿斜面方向上做匀加速直线运动．由牛顿第二定律得：（qE+mg）sinθ=ma得：a=2gsinθ 由x=1/2at2得：t=mcosθ/qBsinθ * §3.7专题： 带电粒子在复合场中的运动 第三章 磁场 E B v 组合型 叠加型 带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下的运动,.此时解题要通过受力分析明确变力、 恒力情况,并注意洛伦兹力是变力且不做功的特点,用动能定理、能量守恒定律、牛顿运动定律等求解。 2.带电粒子在复合场中有约束情况下的运动 四、组合型复合场的解题关键 ①弄清电偏转和磁偏转的特点。 ②速度是解题的突破点。要弄清速度的大小和方向（偏转角）。 只要有洛伦兹力参与的直线运动，一定是匀速直线运动.如果同时受到多个力做匀速直线运动，根据平衡条件列方程求解。 例1:质量为m，带电量为q的微粒以速度v与水平成450角 进入匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，如微粒在电场磁场重力场作用下做匀速直线运动，则电场强度大小，磁感应强度大小各是多少？(重力加速度为g) mg B E 450 v f 解：受力分析如图所示： 根据平衡条件得： 题型一： 带电粒子在复合场中做匀速直线运动 例2、如图所示，在水平正交的匀强电场和匀强磁场 区域内有一个带电小球A，已知电场强度为E,磁感应 强度为B，小球在场区域中受到的电场力大小恰好与 它的重力大小相等，要使小球能在电磁场中做匀速直 线运动，小球的速度大小是多少？方向如何？ A E 1）小球带正电 mg qE f V A E 2）小球带负电 mg qE f V 自由的带电粒子在复合场中作匀速圆周运动时，必定满足电场力和重力平衡，则当粒子速度方向与磁场方向垂直时，洛仑兹力提供向心力，使带电粒子作匀速圆周运动 例1.如图示,一带电粒子在匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动.已知粒子质量为m,电荷量为q,磁感应强度为B,圆周运动半径为R.电场和磁场方向如图示.求:⑴粒子的正负;电场强度E;⑵粒子的速