带电粒子在复合场当中的运动课件.ppt

1.复合场模型：电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存于同一区域的情况． 2．运动情况分析 带电粒子在混合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及其初始状态的速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析． (1)当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，做匀速直线运动(如速度选择器)． (2)当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动． 3．受力分析及解题观点 (1)带电粒子在混合场中的运动问题是电磁学知识和力学知识的结合，分析方法和力学问题的分析方法基本相同，不同之处是多了电场力、洛伦兹力． (2)带电粒子在混合场中的运动问题，除了利用力学即动力学观点、能量观点来分析外，还要注意电场和磁场对带电粒子的作用特点，如电场力做功与路径无关，洛伦兹力方向始终和运动速度方向垂直永不做功等． (20分)(2012·安徽江南十校联考)如图 4－2－9所示，半圆有界匀强磁场的圆心O1在 x轴上，OO1距离等于半圆磁场的半径，磁感 应强度大小为B1.虚线MN平行x轴且与半圆相 切于P点．在MN上方是正交的匀强电场和匀 强磁场，电场场强大小为E，方向沿x轴负向，磁场磁感应强度大小为B2.B1、B2均垂直纸面，方向如图所示．有一群相同的正粒子，以相同的速率沿不同方向从原点O射入第Ⅰ象限，其中沿x轴正方向进入磁场的粒子经过P点射入MN后，恰好在正交的电磁场中做直线运动，粒子质量为m，电荷量为q(粒子重力不计)． (1)求粒子初速度大小和有界半圆磁场的半径； (2)若撤去磁场B2，求经过P点射入电场的粒子从y轴出电场时的坐标； (3)试证明：题中所有从原点O进入第Ⅰ象限的粒子都能在正交的电磁场中做直线运动． (3)证明：设从O点入射的任一粒子进入 B1磁场时，速度方向与x轴成θ角，粒 子出B1磁场与半圆磁场边界交于Q点， 如图所示，找出轨迹圆心，可以看出四 边形OO1QO2四条边等长是平行四边形，所以半径O2Q与OO1平行．所以从Q点出磁场速度与O2Q垂直，即与x轴垂直，所以垂直进入MN边界．进入正交电磁场E、B2中都有qv0B2＝Eq，故粒子做直线运动．(5分) 【答案】　见规范解答 【答案】　D 2．(2012·郑州模拟)如图所示，真空中存在着下列四种有界的匀强电场E和匀强磁场B区域，一带正电的小球(电荷量为＋q，质量为m)从该复合场边界上方的某一高度由静止开始下落．那么小球可能沿直线通过下列哪种复合场区域(　　) 【解析】　对带正电的小球进行受力分析可知只有在选项B所示的复合场区域其所受洛伦兹力、重力、电场力可以平衡，故选B. 【答案】　B 3.(2012·浙江高考)如图4－2－11所示， 两块水平放置、相距为d的长金属板接 在电压可调的电源上．两板之间的右 侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强 磁场．将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面，从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴．调节电源电压至U，墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动；进入电场、磁场共存区域后，最终垂直打在下板的M点． (1)判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量； (2)求磁感应强度B的值； (3)现保持喷口方向不变，使其竖直下移到两板中间的位置．为了使墨滴仍能到达下板M点，应将磁感应强度调至B′，则B′的大小为多少？ 【答案】　C 如图4－2－13所示，在足够大的空间范围内，同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B.足够长的光滑绝缘斜面固定在水平面上，斜面倾角为30°.有一带电的物体P静止于斜面顶端，物体P对斜面无压力．若给物体P一个水平的初速度使其向右抛出，同时另有一不带电的物体Q从A处由静止开始沿静止的斜面滑下(P、Q均可视为质点)，P、Q两物体运动轨迹在同一竖直平面内．一段时间后，物体P恰好与斜面上的物体Q相遇，且相遇时物体P的速度方向与其水平初速度方向的夹角为60°.已知重力加速度为g，求： (1)P、Q相遇所需的时间； (2)物体P在斜面获得的水平初速度的大小． * * 三 带电粒子在磁场中的运动（1） 第2讲 【答案】　B 1. (2012·广东高考)质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图4－2－3中虚线所示．下列表述正确的是(　　) A．M带负电，N带正电 B．M的速率小于N的速率 C．洛伦兹力对M、N做正功 D．M的运行时间大于N的运行时间 【答案】　A 2．(2012·北京高考)处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值(　　)