带电粒子在复合场中运动课件.ppt

【解析】(1)粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有 f=qvB=m 解得粒子做匀速圆周运动的半径R= 粒子做匀速圆周运动的周期T= (2)粒子受电场力F=qE, 洛伦兹力f=qvB, 粒子做匀速直线运动,由二力平衡可知,qE=qvB。 解得电场强度的大小E=vB。 答案:(1) 　 　(2)vB 迁移3:带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动 如图所示,粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带电的小球,整个装置处在由水平匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场组成的足够大的复合场中,小球由静止开始下滑,在整个运动过程中小球的v -t图象如图所示,其中正确的是　(　　) 【解析】选C。 该题中,小球的运动性质与电性无关。设小球带正电,对带电小球进行受力分析如图所示,刚开始速度v比较小,F洛=qvB比较小,电场力FF洛,G-Ff=ma,即ma=G-μ(F-qvB),随着速度v的不断增大,a也不断增大。当F=F洛时,a最大,为重力加速度g。再随着速度v的不断增大,FF洛,即ma=G-μ(qvB-F),加速度a不断减小,当a减小到零时,G=Ff,再往后做匀速运动。故选C。 【规律总结】带电粒子在复合场中运动的解题思路 (1)分析复合场的组成:弄清电场、磁场、重力场组合情况。 (2)受力分析:先场力,再弹力,后摩擦力。 (3)运动情况分析:注意运动情况和受力情况的结合。 (4)规律选择: ①匀速直线运动:应用平衡条件求解。 ②匀速圆周运动:应用牛顿运动定律和圆周运动规律求解。 ③复杂曲线运动:应用动能定理或能量守恒定律求解。 【加固训练】 如图甲所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、 L2),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周 期性变化的电场(如图乙所示),电场强度的大小为E0, E00表示电场方向竖直向上。t=0时,一带正电、质量 为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区 域,沿直线运动到Q点后,做一次完整的圆周运动,再沿 直线运动到右边界上的N2点。Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g。上述d、E0、m、v、g为已知量。 (1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小。 (2)求电场变化的周期T。 (3)改变宽度d,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求T的最小值。 【解析】(1)微粒做直线运动,则mg+qE0=qvB　 ① 微粒做圆周运动,则mg=qE0　 ② q=　 ③ 联立①②③得B=　 ④ (2)设微粒从N1点运动到Q点的时间为t1,做圆周运动的 半径为R,周期为t2,则 =vt1　 ⑤ qvB= 　 ⑥ 2πR=vt2　 ⑦ 联立③④⑤⑥⑦得t1= ,t2= ⑧ 电场变化的周期T=t1+t2= 　 ⑨ (3)若微粒能完成题述的运动过程,要求 d≥2R　 ⑩ 联立③④⑥得R=　 ? 设微粒在N1Q段直线运动的最短时间为t1min,则 由⑤⑩?得t1min= 因t2不变,所以T的最小值 Tmin=t1min+t2= 。 答案:(1)　 　(2) 　 (3) 考点3　带电粒子在复合场中的运动实例应用　 【核心要素精讲】 1.质谱仪: (1)构造:如图所示,由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。 (2)原理:粒子在加速电场中由静止被加速,根据动能定 理:qU= mv2,粒子在磁场中做匀速圆周运动:qvB= 2.回旋加速器: (1)构造:如图所示,D1、D2是半圆形金属盒,D形盒的缝隙处接交流电源,D形盒处于匀强磁场中。 【解析】(1)由粒子带负电并且在电场中向下偏转可知, 板间场强的方向垂直平行板向上,粒子垂直AB边进入磁场,由几何知识得:粒子离开电场时偏转角θ=30° 则粒子离开电场时瞬时速度的大小为v= 在电场中竖直方向:vy= 由几何关系得,tanθ= 故U= (2)由几何关系得:LAB= 设在磁场中运动半径为r1,则r1= LAB= d 又B1qv= ,而v= 以上式子联立得,B1= ,方向垂直纸面向外 (3)当粒子刚好与BC边相切时