磁场 课时3带电粒子在复合场中的运动.doc

课时3　带电粒子在复合场中的运动 知识点一　　带电粒子在复合场中的运动分析 ——知识回顾—— 1．定义：同时存在电场和磁场的区域，同时存在磁场和重力场的区域，同时存在 、 和 的区域，都叫做复合场，也称为叠加场． 2．特征：带电粒子在复合场中同时受到 、 、 的作用，或其中某两种力的作用． 3．带电粒子在复合场中无约束情况下的运动性质 (1)当带电粒子所受合外力为零时，将做 或处于 ，合外力恒定且与初速度同向时做匀变速直线运动，常见情况有： ①洛伦兹力为零(即v与B平行)时，重力与电场力平衡，做匀速直线运动，或重力与电场力的合力恒定做匀变速运动． ②洛伦兹力与速度v垂直，且与重力和电场力的合力平衡，带电粒子做匀速直线运动． (2)当带电粒子所受合外力充当向心力，带电粒子做 时，由于通常情况下，重力和电场力为恒力，故不能充当向心力，所以一般情况下是重力恰好与电场力相平衡，洛伦兹力充当向心力． (3)当带电粒子所受的合力的大小、方向均是不断变化的，则粒子将做非匀变速的 ． 4．带电粒子在复合场中有约束情况下的运动 带电粒子所受约束，通常有面、杆、绳、圆轨道等，常见的运动形式有 和 ，此类问题应注意分析洛伦兹力所起的作用． ——要点深化—— 1．解决复合场类问题的分析方法和基本思路 (1)全面、正确的受力分析．除重力、弹力、摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析．核心在于洛伦兹力随带电粒子运动状态的变化而改变． (2)正确分析物体的运动状态．找出物体的速度、位置及其变化特点，洛伦兹力随带电粒子运动状态的变化而改变，从而导致运动状态发生新的变化，要结合动力学规律综合分析．如果出现临界状态，注意挖掘隐含条件，分析临界条件，列出辅助方程． 2．带电粒子在复合场中的曲线运动 (1)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． (2)当带电粒子所受的合外力是变力，且与初速度方向不在同一直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，一般处理这类问题，选用动能定理或能量守恒定律列方程求解． (3)由于带电粒子在复合场中受力情况复杂、运动情况多变，往往出现临界问题，这时应以题目中的“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其他方程联立求解． 注意：带电粒子在复合场中运动的问题，往往综合性较强，物理过程复杂．在分析处理该部分的问题时，要充分挖掘题目的隐含信息，利用题目创设的情境，对粒子做好受力分析、运动过程分析，培养空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力． ——基础自测—— 　如图1所示，与电源断开的带电平行金属板相互正对水平放置，两板间存在着水平方向的匀强磁场．某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止开始滑下，经过轨道端点P(轨道上P点的切线沿水平方向)进入板间后恰好沿水平方向做直线运动．若保持磁感应强度不变，使两板间距离稍减小一些，让小球从比a点稍低一些的b点由静止开始滑下，在经P点进入板间的运动过程中(　　) A．洛伦兹力对小球做负功 B．小球所受电场力变大 C．小球一定做曲线运动 D．小球仍可能做直线运动 解析：根据题意分析得：小球从P点进入平行板间后做直线运动，对小球进行受力分析得小球共受三个力作用：恒定的重力G、恒定的电场力F、洛伦兹力F洛。这三个力都在竖直方向上，小球在水平直线上运动，可以判断出小球受到的合力一定是零，即小球一定是做匀速直线运动；由左手定则得洛伦兹力始终与小球的运动方向垂直，洛伦兹力不会做功的，所以A错。 知识点二　　速度选择器 ——知识回顾—— 1．原理：如图2所示，由于所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的正粒子组成的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中． 已知电场强度大小为E，方向向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，若粒子运动轨迹不发生偏折(重力不计)，必须满足平衡条件： ，故v＝ ，这样就把满足v＝ 的粒子从速度选择器中选择出来了． 2．特点 (1)速度选择器只选择速度(大小、方向)，而不选择粒子的质量和电荷量．如上图若从右侧入射则不能穿出场区． (2)速度选择器B、E、v三个物理量的大小、方向互相约束，以保证粒子受到的电场