安徽省高三物理一轮 8.3带电粒子在复合场中的运动课件.ppt

带电粒子在复合场中的运动 一 复合场1 复合场是指电场 和重力场并存 或其中某两场并存 或分区域存在 磁场 2 三种场的比较 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 状态或做 2 匀速圆周运动 当带电粒子所受的重力与电场力大小 方向 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 运动 3 当带电体所受合力大小与方向均变化时 将做非匀变速曲线运动 这类问题一般只能用 关系来处理 二 电场磁场分区域应用实例1 电视显像管电视显像管是应用电子束 填 电偏转 或 磁偏转 的原理来工作的 使电子束偏转的 填 电场 或 磁场 是由两对偏转线圈产生的 显像管工作时 由 发射电子束 利用磁场来使电子束偏转 实现电视技术中的 使整个荧光屏都在发光 2 质谱仪 1 构造 如图所示 由粒子源 和照相底片等构成 交流 dvb 4 霍尔效应 在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体 当 与电流方向垂直时 导体在与磁场 电流方向都垂直的方向上出现了 这个现象称为霍尔效应 所产生的电势差称为霍尔电势差 其原理如下图所示 一 磁偏转 和 电偏转 的比较 二 带电粒子在复合场中常见的运动形式1 带电粒子在复合场中所受的合外力为零时 粒子做匀速直线运动或静止 2 当带电粒子所受的合外力与运动方向在一条直线上时 粒子做变速直线运动 3 当带电粒子受到的合外力大小恒定 方向始终和速度方向垂直时 粒子将做匀速圆周运动 常见的形式是重力和电场力的合力为零 洛伦兹力充当向心力 4 当带电粒子所受的合外力的大小 方向均不断变化时 粒子将做变加速运动 此时一般只能用能量观点分析问题 三 带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路1 弄清楚复合场的组成 一般是由磁场和电场复合 磁场重力场的复合 磁场 重力场 电场的复合 电场和磁场分区域存在 2 正确进行受力分析 除重力 弹力 摩擦力外要特别关注电场力和磁场力的分析 3 确定带电粒子的运动状态 注意运动情况和受力情况的结合进行分析 4 对于粒子连续经过几个不同场的情况 要分段进行分析 处理 5 画出粒子的运动轨迹 灵活选择不同的运动规律 1 当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时 根据受力平衡的方程求解 2 当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时 应用牛顿运动定律结合圆周运动进行求解 3 当带电粒子做复杂的曲线运动时 一般用功能关系进行求解 答案 d a 若离子束是同位素 则x越大 离子进入磁场时速度越大b 若离子束是同位素 则x越大 离子质量越小c 只要x相同 则离子质量一定不相同d 只要x相同 则离子的比荷一定相同 a 小球受到的洛伦兹力大小不变 方向也不变b 小球受到的洛伦兹力将不断增大c 小球的加速度先减小后增大d 小球的电势能一直减小 答案 c 答案 d 答案 c 答案 a 带电粒子在分离的匀强电场 匀强磁场中的运动 解决带电粒子在分离复合场运动问题的思路方法 带电粒子在叠加复合场中的运动 带电粒子 体 在复合场中的运动问题求解要点 1 受力分析是基础 在受力分析时是否考虑重力必须注意题目条件 2 运动过程分析是关键 在运动过程分析中应注意物体做直线运动 曲线运动及圆周运动 类平抛运动的条件 3 根据不同的运动过程及物理模型选择合适的物理规律列方程求解 1 粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功w1 2 粒子第n次经过电场时电场强度的大小en 3 粒子第n次经过电场所用的时间tn 4 假设粒子在磁场中运动时 电场区域场强为零 请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中 电场强度随时间变化的关系图线 不要求写出推导过程 不要求标明坐标刻度值 1 如右图所示 abc为竖直平面内的光滑绝缘轨道 其中ab为倾斜直轨道 bc为与ab相切的圆形轨道 并且圆形轨道处在匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 质量相同的甲 乙 丙三个小球中 甲球带正电 乙球带负电 丙球不带电 现将三个小球在轨道ab上分别从不同高度处由静止释放 都恰好通过圆形轨道的最高点 则 a 经过最高点时 三个小球的速度相等b 经过最高点时 甲球的速度最小c 甲球的释放位置比乙球的低d 运动过程中三个小球的机械能均保持不变 答案 d a 小球通过b点时的速度小于2m sb 小球在ab段克服摩擦力做的功与在bc段克服摩擦力做的功相等c 小球的电势能一定增加d 小球从b到c重力与电场力做的功可能等于克服阻力做的功 解析 无论小球带正电还是负电 速度增大 摩擦力逐渐增大 加速度减小 都是做加速度逐渐减小的加速运动 最终受力平衡匀速运动 可知a b c错d对 选d 本题中等难度 答案 d a 质谱仪是分析同位素的重要工具b 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里c 能通过狭缝p的带电粒子的速率大于e bd 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝p 粒子的荷质比越小 答案 a 当物块从场区飞出后恰好落到出发点 设运动过程中物块带电荷量保持不变 重力加速度为g 求 1 物块刚进入场区时的速度和刚离开场区时距水平面的高度h 2 物块开始运动时的速度 21 带电粒子在交变电磁场中的运动带电粒子在变化的电磁场中常见的运动情境有三种 1 带电粒子做定向运动 2 带电粒子以某位置为中心做往复运动 3 带电粒子做偏转运动 对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题 要分阶段处理 并做好运动分析和受力分析 1 求粒子在0 t0时间内的