专题：《电荷在复合场中的运动》1

1、专题：电荷在复合场中专题：电荷在复合场中的运动的运动思考：思考：1.一带电粒子以速度一带电粒子以速度v0射入匀强磁场中，粒子射入匀强磁场中，粒子能做匀速直线运动吗？有没有可能做匀变速运能做匀速直线运动吗？有没有可能做匀变速运动？动？(只受磁场力只受磁场力)2.一带电粒子以速度一带电粒子以速度v0射入匀强电场中，粒子射入匀强电场中，粒子能做匀速直线运动吗？有没有可能做匀变速运能做匀速直线运动吗？有没有可能做匀变速运动？动？(只受电场力只受电场力)练习练习1 1：关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是( () )A A电荷只要处在电场中，就会受到电场力；而电荷

2、静止在磁场电荷只要处在电场中，就会受到电场力；而电荷静止在磁场中，也可能受到洛伦兹力中，也可能受到洛伦兹力B B电场力对在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对在磁场电场力对在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对在磁场中的电荷一定不做功中的电荷一定不做功C C电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感线上。电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感线上。D D只有运动的电荷在磁场中才可能受到洛伦兹力的作用。只有运动的电荷在磁场中才可能受到洛伦兹力的作用。D D(3)(3)灵活选择不同的运动规律。灵活选择不同的运动规律。当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，合力为零；当当带电粒子在复合场中

3、做匀速直线运动时，合力为零；当粒子圆周运动时，利用向心力公式求解。粒子圆周运动时，利用向心力公式求解。对于临界问题，注意挖掘隐含条件对于临界问题，注意挖掘隐含条件一、复合场一、复合场: :一般包括一般包括重力场重力场、电场电场和和磁场磁场中任意中任意两种或三种场的复合两种或三种场的复合. .二、带电粒子在复合场中运动的分析思路和方法二、带电粒子在复合场中运动的分析思路和方法(1)(1)正确进行受力分析正确进行受力分析。除重力、弹力、摩擦力外要特别注。除重力、弹力、摩擦力外要特别注意电场力和洛伦兹力意电场力和洛伦兹力(2)(2)确定带电粒子的运动状态确定带电粒子的运动状态。注意运动情况和受力情。

4、注意运动情况和受力情况的结合。况的结合。山东水浒书业有限公司山东水浒书业有限公司 第第3章章 磁场磁场课课前前自自主主学学案案核核心心要要点点突突破破课课堂堂互互动动讲讲练练知知能能优优化化训训练练返回返回山东水浒书业有限公司山东水浒书业有限公司 第第3章章 磁场磁场课课前前自自主主学学案案核核心心要要点点突突破破课课堂堂互互动动讲讲练练知知能能优优化化训训练练返回返回特别提醒：特别提醒：(1)(1)电子、质子、电子、质子、粒子等一般不计重力粒子等一般不计重力; ;带电小球、尘埃、带电小球、尘埃、液滴等带电微粒一般要考虑重力的作用液滴等带电微粒一般要考虑重力的作用(2)(2)注意重力、电场力做

5、功与路径无关；洛伦兹力始终和注意重力、电场力做功与路径无关；洛伦兹力始终和运动方向垂直，永不做功的特点运动方向垂直，永不做功的特点练习练习2.如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子可能沿水平方向向右做直线运动区域内，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是的是()B B、C C课堂互动讲练课堂互动讲练洛伦兹力方向的判定及大小的计算洛伦兹力方向的判定及大小的计算在图在图356所示的各图中，匀强磁场的磁所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为感应强度均为B，带电粒子的速率均为，带电粒子的速率均为v，带电荷，带电荷量均为量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大

6、试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向小，并指出洛伦兹力的方向图图356变式训练变式训练1阴极射线管中粒子流阴极射线管中粒子流向由左向右，其向由左向右，其上方放置一根通有如图上方放置一根通有如图357所示电流的直导线所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将()A向上偏转向上偏转 B向下偏转向下偏转C向纸里偏转向纸里偏转 D向纸外偏转向纸外偏转图图357B B磁场中带电粒子的平衡问题磁场中带电粒子的平衡问题质量为质量为m，带电量为，带电量为q的微粒，以速度的微粒，以速度v与水与水平方向成平方向成45角进入匀强电场和匀强磁场同时存

7、角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图在的空间，如图358所示，微粒在电场、磁场、所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：(1)电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷(2)磁感应强度的大小磁感应强度的大小图图358【思路点拨思路点拨】正确分析带电微粒的受力情况，由平正确分析带电微粒的受力情况，由平衡条件列方程求解衡条件列方程求解【解析解析】(1)由题可知，微粒带正电，受力如图：由题可知，微粒带正电，受力如图：变式训练变式训练2用绝缘细线悬挂一个质量为用绝缘细线悬挂一个质量为m m、电荷量为、电荷

8、量为q q的小球，处于如图的磁感应强度为的小球，处于如图的磁感应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中由于磁场的运动，小球静止在如图所示位置，这时悬线由于磁场的运动，小球静止在如图所示位置，这时悬线与竖直方向的夹角为与竖直方向的夹角为，并被拉紧，则磁场运动的速度，并被拉紧，则磁场运动的速度大小和方向是大小和方向是( () )C C质量为质量为0.1 g0.1 g的小物块，带有的小物块，带有5 510104 4 C C的电荷量的电荷量，放在倾角为，放在倾角为3030的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 0.5 T T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下的匀

9、强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面( (设斜面足够长设斜面足够长，g g10 m/s10 m/s2 2) )，问：，问：带电体在匀强磁场中运动的动态分析带电体在匀强磁场中运动的动态分析(1)物块带电性质？物块带电性质？(2)物块离开斜面时的速度为多少？物块离开斜面时的速度为多少？(3)物块在斜面上滑行的最大距离是物块在斜面上滑行的最大距离是多少？多少？【思路点拨思路点拨】先判定洛伦兹力方向，再求离开斜面的临界条件，最后由动能定先判定洛伦兹力方向，再求离开斜面的临界条件，最后由动能定理求物块位移理求物块位移【规律总

10、结规律总结】(1)洛伦兹力洛伦兹力FqvB与带电体的速度与带电体的速度v(大小、方向大小、方向)有有关当带电体的速度发生变化时，洛伦兹力也会发关当带电体的速度发生变化时，洛伦兹力也会发生改变因此带电体的受力情况往往是动态变化的生改变因此带电体的受力情况往往是动态变化的(2)正确地分析临界情景及临界条件往往是求解的关正确地分析临界情景及临界条件往往是求解的关键键变式训练变式训练3如图所示，质量为如图所示，质量为m的带正电的带正电q小球小球从静止开始沿竖直的绝缘墙竖直下滑磁感应强从静止开始沿竖直的绝缘墙竖直下滑磁感应强度为度为B的匀强磁场方向水平垂直纸面向外，球与的匀强磁场方向水平垂直纸面向外，球

11、与墙间的动摩擦因数为墙间的动摩擦因数为，则小球下滑的最大速度和，则小球下滑的最大速度和最大加速度各多大？最大加速度各多大？如图如图3514是是磁流体发电机的示意图，磁流体发电机的示意图，两极板间的匀强磁场磁感应强度为两极板间的匀强磁场磁感应强度为B0.5 T，极板间距极板间距d20 cm，如果要求该发电机的输出，如果要求该发电机的输出电压为电压为U20 V，则离子的速率为多少？，则离子的速率为多少？洛伦兹力在实际中的应用洛伦兹力在实际中的应用图图3514【规律总结规律总结】当离子不再偏向极板时，极板当离子不再偏向极板时，极板所带电荷量稳定，两板之间电压稳定，此时离所带电荷量稳定，两板之间电压稳

12、定，此时离子应处于匀速直线运动状态，利用平衡条件即子应处于匀速直线运动状态，利用平衡条件即可求解可求解变式训练变式训练4：如图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为如图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为B B、方向垂、方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度v v水平射入，为水平射入，为使粒子流经过磁场时不偏转使粒子流经过磁场时不偏转( (不计重力不计重力) )，则磁场区域内必，则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于此电场场强大小和方向的须同时存在一个匀强电场，关于此电场场强大小和方向的说法中，正确的是说法中，正确的是( () )A A大小为大

13、小为B B/ /v v，粒子带正电时，方向向上，粒子带正电时，方向向上B B大小为大小为B B/ /v v，粒子带负电时，方向向上，粒子带负电时，方向向上C C大小为大小为B Bv v，方向向下，与粒子带何种电，方向向下，与粒子带何种电荷无关荷无关D D大小为大小为B Bv v，方向向上，与粒子带何种电，方向向上，与粒子带何种电荷无关荷无关D D山东水浒书业有限公司山东水浒书业有限公司 第第3章章 磁场磁场课课前前自自主主学学案案核核心心要要点点突突破破课课堂堂互互动动讲讲练练知知能能优优化化训训练练返回返回山东水浒书业有限公司山东水浒书业有限公司 第第3章章 磁场磁场课课前前自自主主学学案案

14、核核心心要要点点突突破破课课堂堂互互动动讲讲练练知知能能优优化化训训练练返回返回山东水浒书业有限公司山东水浒书业有限公司 第第3章章 磁场磁场课课前前自自主主学学案案核核心心要要点点突突破破课课堂堂互互动动讲讲练练知知能能优优化化训训练练返回返回山东水浒书业有限公司山东水浒书业有限公司 第第3章章 磁场磁场课课前前自自主主学学案案核核心心要要点点突突破破课课堂堂互互动动讲讲练练知知能能优优化化训训练练返回返回山东水浒书业有限公司山东水浒书业有限公司 第第3章章 磁场磁场课课前前自自主主学学案案核核心心要要点点突突破破课课堂堂互互动动讲讲练练知知能能优优化化训训练练返回返回山东水浒书业有限公司山

15、东水浒书业有限公司 第第3章章 磁场磁场课课前前自自主主学学案案核核心心要要点点突突破破课课堂堂互互动动讲讲练练知知能能优优化化训训练练返回返回山东水浒书业有限公司山东水浒书业有限公司 第第3章章 磁场磁场课课前前自自主主学学案案核核心心要要点点突突破破课课堂堂互互动动讲讲练练知知能能优优化化训训练练返回返回山东水浒书业有限公司山东水浒书业有限公司 第第3章章 磁场磁场课课前前自自主主学学案案核核心心要要点点突突破破课课堂堂互互动动讲讲练练知知能能优优化化训训练练返回返回山东水浒书业有限公司山东水浒书业有限公司 第第3章章 磁场磁场课课前前自自主主学学案案核核心心要要点点突突破破课课堂堂互互动动讲讲练练知知能能优优化化训训练练返回返回山东水浒书业有限公司山