带电粒子在复合场中的运动(一)导学案.doc

带电粒子在复合场中的运动（一）一、学习目标：1认识复合场的概念，理解电场力与洛伦兹力的区别；2熟悉带电粒子在复合场中常见的几种运动，并能解决相关基本问题。二、自主学习（一）复合场及其特点这里所说的复合场是指 和重力场并存，或其中某两种场并存的场带电粒子在这些复合场中运动时，必须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用或其中某两种力的作用，因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要（二）电场力和洛仑兹力的比较1在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛仑兹力的作用2电场力的大小FEq，与电荷的运动的速度无关；而洛仑兹力的大小f=Bqvsin,与电荷运动的速度大小和方向均有关3电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛仑兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直4电场力既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛仑兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小5电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；洛仑兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能6匀强电场中在电场力的作用下，运动电荷的偏转轨迹为抛物线；匀强磁场中在洛仑兹力的作用下，垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧（三）带电粒子在复合场中运动的基本分析1当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将处于 状态2当带电粒子所受的合外力与运动方向在 时，粒子将做变速直线运动3当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做 4当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时，粒子将做变加速运动，这类问题一般用 处理问题（四）对于重力的考虑带电粒子在什么情况下要考虑重力？在什么情况下不计重力？三、课堂互动【典型例题】例1如图所示，虚线空间中存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场，有一个带正电小球(电荷量为q，质量为m)从正交或平行的电磁复合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的是( ) 变式训练1：如图所示，空间存在着由匀强磁场B和匀强电场E组成的正交电磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里。有一带负电荷的小球P，从正交电磁场上方的某处自由落下，那么带电小球在通过正交电磁场时 ( )A一定作曲线运动B不可能作曲线运动C可能作匀速直线运动D可能作匀加速直线运动例2如图所示，套在很长的绝缘直棒上的带正电的小球，其质量为m，带电荷量为q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，电场强度为E，磁感应强度为B，小球与棒的动摩擦因数为，求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度(设小球电荷量不变)变式训练2：质量为m，电荷量为+q的小物块放在斜面上，斜面倾角为，物块与斜面间动摩擦因数为，整个斜面处在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，物块由静止开始沿斜面下滑，设斜面足够长，物块在斜面上滑动能达到的最大速度为多大？若物块电荷量为-q，则物块在斜面上滑动能达到的最大速度又为多大？B例3如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感强度为B；在x铀下方有沿 y轴负方向的匀强电场场强为E一质量为m、电量为一q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出射出之后，第三次到达x轴时，它与点O的距离为L求此粒子射出时的速度v和运动的总路程s(重力不计)变式训练3：（选做）如图所示，在x轴上方有匀强电场，场强为E；在x轴下方有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图，在x轴上有一点M，离O点距离为L现有一质量为m、电荷量为十q的粒子，使其从静止开始释放后能经过M点如果把此粒子放在y轴上，其坐标应满足什么关系？（重力忽略不计）【课堂小结】极限分析法、临界条件的分析和多解问题。四、一课一练1如图所示，一电子束沿垂直于电场线与磁感线方向入射后偏向A极板，为了使电子束沿射入方向做直线运动，可采用的方法是()A将变阻器滑动头P向右滑动B将变阻器滑动头P向左滑动C将极板间距离适当减小D将极板间距离适当增大abcvv2如图所示，在真空中，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，已知a静止，b向右匀速运动，c向左匀速运动，比较它们的质量应有（ ）Aa油滴质量最大Bb油滴质量最大Cc油滴质量最大Da、b、c质量一样3如图甲所示，某空间存在着足够大的匀强磁场，磁场沿水平方向磁场中有A、B两个物块叠放在一起，置于光滑水平面上物块A带正电，物块B不带电且表面绝缘在t0时刻，水平恒力F作用在物块B上，物体A、B由静止开始做加速度相同的运动在物块A、B一起运动的过程中，图乙反映的可能是()A物块A所受洛伦兹力大小随时间t变化的关系B物块A对物块B的摩擦力大小随时间t变化的关系C物块A对物块B的压力大小随时间t变化的关系D物块B对地面压力大小随时间t变化的关系4EBq、m如图所示，水平向右的匀强电场场强为E，垂直纸面向里的水平匀强磁场磁感应强度为B，一质量为m、电荷量为q的液滴，在重力、电场力和洛伦兹力作用下做直线运动，下列关于带电液滴的性质和运动的说法中正确的是（ ）A液滴可能带负电B液滴一定做匀速直线运动C不论液滴带正电或负电，运动轨迹为同一条直线D液滴不可能在垂直电场的方向上运动5如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线的中点，连线上a、b两点关于O点对称导线中均通有大小相等、方向向上的电流已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度Bk，式中k是常数、I是导线中的电流、r为点到导线的距离一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点关于上述过程，下列说法中正确的是( )A小球先做加速运动后做减速运动B小球一直做匀速直线运动C小球对桌面的压力先减小后增大D小球对桌面的压力一直增大第6图题6图示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图K为电子枪，由枪中沿KA方向射出的电子，速率大小不一当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S.设产生匀强电场的平行板间的电压为300 V，间距为5 cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 T，问：(1)磁场的方向应该垂直纸面向里还是向外？来源:学&科&网Z&X&X&K(2)速度为多大的电子才能通过小孔S?第7题图7如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=lT，水平方向的匀强电场，场强E=10NC有一带正电的微粒质量m=210-6kg电荷量q=2l0-6C，它在电磁场中的图示平面内做匀速直线运动若取g=10ms2，求这个带电微粒的运动速度的大小和方向 8如图所示，在某一真空室内存在着匀强电场与匀强磁场，电场强度E与磁感应强度B互相平行且方向相反，均与水平面成角，已知E=102 V/m，B=5T一质量m=110-4 kg，带电量为q的液滴以垂直于磁场方向的速度v0=20m/s进入该区域时恰好做匀速直线运动( g取10m/s2 ) (1)带电液滴带何种电荷？电荷量q为多少？ (2)求角abdcvB9（选做）如图，倾角为30的绝缘正方形斜面abcd，边长为2m，有一质量为m0.01kg，带电量qC的小滑块，与斜面间的动摩擦因数，整个装置处在垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为0.4T，滑块在a点具有沿ac方向、大小v30m/s的初速度，g取10m/s2。要使滑块由a点沿直线运动到达c点，应在绝缘斜面内加一个怎样的匀强电场？带电粒子在复合场中的运动（一）参考答案二、（一）电场、磁场（二）匀速直线运动或静止 同一条直线上 匀速圆周运动 功能关系或能量守恒定律（四）重力考虑与否分三种情况（1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力（2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单（3)对未知名的带电粒子其重力是否忽略又没有明确时，可采用假设法判断，假设重力计或者不计，结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确，否则假设错误三、例1CD解析带电小球进入复合场时受力情况： 变式训练1A 例2g变式训练2： 例3解：粒子运动路线如图示有L=4R 粒子初速度为v,则有由、 式可得设粒子进入电场做减速运动的最大路程为l，加速度为a，v2=2al，qE=ma粒子运动的总路程s=2R+2l.由以上各式，得变式训练3：（n=1、2、3）四、1D2C3CD4ABD5BD6(1)向里(2)105 m/s 720ms，与水平线夹角60斜向右上8(1) 液滴带正电荷，q=510-6C (2)=60ovF电F洛fGsin30abcd9解：要使滑块沿直线到达c点，滑块必须作匀速直线运动，滑块在斜面所在平面