专题七 带电粒子在复合场中的运动..ppt

解析　(1)根据动能定理，从O到P的过程中电场力对带电粒子做的功W＝ΔEk＝0 直线OP是等势线，带电粒子能在复合场中运动到P点，则电场方向应为斜向右下与x轴正方向成45° (2)磁场中运动到离直线OP最远位置时，速度方向平行于OP.洛伦兹力方向垂直于OP，设此位置粒子速度为v、离OP直线的距离为d，则 qvB－qE＝ma (3)设粒子做匀速直线运动速度为v1，则qv1B＝qE 设粒子离开P点后在电场中做类平抛运动的加速度为a′，设从P点运动到y轴的过程中，粒子在OP方向的位移大小为x，则 热点题型三　带电粒子在交变复合场中的运动 【典例3】 如图5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，E0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． 图5 (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． 审题指导　(1)N1Q段的直线运动→受力平衡． (2)圆周运动→重力与电场力平衡、洛伦兹力提供向心力． (3)直线运动的时间、圆周运动的时间→周期． (4)磁场宽度的临界值→d＝2R. 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 本题涉及交变电场，要使电场反向前后出现直线运动和圆周运动，则匀速圆周运动时重力mg与电场力E0q平衡，做直线运动时必有mg＋E0q＝qvB.结合运动分析受力是解题的关键． 即学即练3 如图6甲所示，在以O为坐标原点的xOy平面内，存在着范围足够大的电场和磁场．一个质量m＝2×10－2kg，带电荷量q＝＋5×10－3C的小球在0时刻以v0＝40 m/s的速度从O点沿＋x方向(水平向右)射入该空间，在该空间同时加上如图乙所示的电场和磁场，其中电场沿－y方向(竖直向上)，场强大小E0＝40 V/m.磁场垂直于xOy平面向外，磁感应强度大小B0＝4π T．取当地的重力加速度g＝10 m/s2，计算结果中可以保留根式或π. (1)求12 s末小球速度的大小． (2)在给定的xOy坐标系中，大致画出小球在24 s内的运动轨迹示意图． (3)求26 s末小球的位置坐标． 图6 解析　(1)当不存在电场和磁场时，小球只受重力作用，做平抛运动，当同时加上电场和磁场时，电场力方向向上：F1＝qE0＝0.2 N，重力方向向下：G＝mg＝0.2 N (2)小球在24 s内的运动轨迹示意图如图所示(半径越来越大)． (3)分析可知，小球24 s末与26 s末的位置相同，在26 s内小球做了t2＝3 s的平抛运动，23 s末小球平抛运动的位移大 小为 附：对应高考题组(PPT课件文本，见教师用书) 热点题型一 热点题型二 热点题型三 专题七　带电粒子在复合场中的运动 1．复合场与组合场 (1)复合场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存． (2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现． 2．三种场的比较 名称 力的特点 功和能的特点 重力场 大小：G＝mg 方向：竖直向下 重力做功与路径无关重力做功改变物体的重力势能 静电场 大小：F＝qE 方向：正电荷受力方向与场强方向相同；负电荷受力方向与场强方向相反 电场力做功与路径无关 W＝qU 电场力做功改变电势能 磁场 洛伦兹力F＝qvB 方向可用左手定则判断 洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的动能 3. 带电粒子在复合场中的运动分类 (1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动． (2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动． (3)一般的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线． (4)分阶段运动：带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成． 题型特点：带电粒子在组合场中的运动是力电综合的重点和高考热点．这类问题的特点是电场、磁场或重力场依次出现，包含空间上先后出现和时间上先后出现，磁场或电场与无