带电物体在叠加场中的运动ppt课件

1、带电物体在叠加场中的运动带电物体在叠加场中的运动 舟山第二中学舟山第二中学 余余 杰杰3.3.有轨道叠加场有轨道叠加场一、复合场的分类一、复合场的分类1.1.组合场组合场2.2.叠加场叠加场EBBEEB大小大小方向方向做功特点做功特点重力重力G = mg 竖直向下竖直向下W = mgh电场力电场力F = Eq 与电场方向相与电场方向相同或相反同或相反W = qU洛伦兹力洛伦兹力 f= qvB 左手定则左手定则始终不做功始终不做功1.1.重力、电场力恒定不变，与速度无关；洛伦兹力大小方重力、电场力恒定不变，与速度无关；洛伦兹力大小方向均与速度有关向均与速度有关2.2.重力、电场力做功与路径无关，

2、相应的重力势能和电势重力、电场力做功与路径无关，相应的重力势能和电势能变化；洛伦兹力不做功能变化；洛伦兹力不做功二、受力特点分析二、受力特点分析匀速直线运动匀速直线运动 匀变速直线运动匀变速直线运动 类平抛运动类平抛运动 匀速圆周运动匀速圆周运动 三、基本运动形式三、基本运动形式 F合合=0 F合恒定且与速度在一条直线上合恒定且与速度在一条直线上 F合恒定且与初速度垂直合恒定且与初速度垂直 F合大小恒定方向始终与速度垂合大小恒定方向始终与速度垂直直各种运动所处叠加场分布可能有哪些情形？各种运动所处叠加场分布可能有哪些情形？变加速直线运动和复杂曲线运动变加速直线运动和复杂曲线运动四、各种运动所处

3、复合场分布的可能情形四、各种运动所处复合场分布的可能情形方案一方案一方案二方案二方案三方案三方案四方案四方案五方案五方案方案思索：方案一中的速度方向是否唯一？思索：方案一中的速度方向是否唯一？后面几个方案中呢？后面几个方案中呢？请大家设计物体做匀速直线运动时叠加场的请大家设计物体做匀速直线运动时叠加场的可能分布情形可能分布情形 约定粒子都带正电荷约定粒子都带正电荷FvGvFvGGfBFfBEGvfFBEfGFvBEEFvGGvfFfGFv匀速直线运动匀速直线运动匀速圆周运动匀速圆周运动GfFv类平抛运动类平抛运动FvGvGFGFvGFv匀变速直线运动匀变速直线运动思索：能不能再加思索：能不能再

4、加一个磁场，而不改一个磁场，而不改变其运动性质？变其运动性质？思索：物体做圆周思索：物体做圆周运动的轨迹平面位运动的轨迹平面位置如何确定？置如何确定？当带电体作匀速圆当带电体作匀速圆周运动时，若洛仑周运动时，若洛仑兹力提供向心力，兹力提供向心力，则其余各力的合力则其余各力的合力必为零。必为零。EBFG1.在电场、磁场和重力场都存在的情况下，带电体典在电场、磁场和重力场都存在的情况下，带电体典型的运动有两种：即匀速直线运动和匀速圆周运动。型的运动有两种：即匀速直线运动和匀速圆周运动。2.对于匀变速直线运动和类平抛运动，因带电体速对于匀变速直线运动和类平抛运动，因带电体速度大小不断变化，如果存在洛

5、伦兹力，会随速度不度大小不断变化，如果存在洛伦兹力，会随速度不断变化导致合力发生改变，所以这两种加速度恒定断变化导致合力发生改变，所以这两种加速度恒定的运动一般发生在电场、重力场中。的运动一般发生在电场、重力场中。要点提示：要点提示：例例.如图如图1所示，一对竖直放置的平行所示，一对竖直放置的平行金属板长为金属板长为L，板间距离为，板间距离为d，接在电，接在电压为压为U的电源上，板间有一与电场方的电源上，板间有一与电场方向垂直的匀强磁场，磁场方向垂直屏向垂直的匀强磁场，磁场方向垂直屏幕向里，磁感强度为幕向里，磁感强度为B，有一质量为，有一质量为m，带电量为带电量为+q的小物块，从离平行板上的小

6、物块，从离平行板上端端h高处由静止开始自由下落，由两板高处由静止开始自由下落，由两板正中央正中央P点处进入电场和磁场空间，物点处进入电场和磁场空间，物块在块在P点所受电场力和磁场力恰好平衡点所受电场力和磁场力恰好平衡.问题一：从问题一：从P点开始，物块将做什么运动？点开始，物块将做什么运动？轨迹是圆弧还是抛物线？轨迹是圆弧还是抛物线？问题二：若物块最后从右极板的边缘问题二：若物块最后从右极板的边缘D D处离开处离开电场和磁场空间，求物块离开时的速度大小。电场和磁场空间，求物块离开时的速度大小。图1PLhdD+qCABGFfvFfGv问题三：若问题三：若P P点右侧竖直方向设点右侧竖直方向设置一

7、块绝缘光滑挡板如图置一块绝缘光滑挡板如图2 2），），请问物块将做什么运动？请问物块将做什么运动？问题四：若挡板粗糙，物块又将做什么运动问题四：若挡板粗糙，物块又将做什么运动? ? （设绝缘挡板的引入均不影响（设绝缘挡板的引入均不影响场的分布，且场区和杆足够长）场的分布，且场区和杆足够长）LhdD+qCABGFfvvGFfFN加速度和速度分别在什么时候最大？加速度和速度分别在什么时候最大？P图2GF+fG=F+fG=F+qEB问题五：若旋转两金属板至水平，电磁场方向如图问题五：若旋转两金属板至水平，电磁场方向如图3所示，使此物块由光滑绝缘轨道滑下水平进入两极所示，使此物块由光滑绝缘轨道滑下水平

8、进入两极板间，试问此物块可能做什么运动？板间，试问此物块可能做什么运动？图图3GF+fGFfv摆线摆线Bt0mqB04 mqB03 mqB06 mqB0B002B图图4问题六：若物块进入场区时重力和电场力平衡，而磁问题六：若物块进入场区时重力和电场力平衡，而磁场随时间作如图场随时间作如图4变化，（磁场向里为正，物块刚进变化，（磁场向里为正，物块刚进入时为入时为0时刻，场区足够大请画出物块的运动轨迹。时刻，场区足够大请画出物块的运动轨迹。+qGFvBE图52TBmq问题七：如图问题七：如图5所示，若两极板内的电场场强所示，若两极板内的电场场强E=6N/C，磁场磁感应强度大小为磁场磁感应强度大小为

9、B=4T，方向如图，方向如图6所示。物块的所示。物块的质量质量m=410 -3kg，带电量，带电量q=+510-3C，现从左极板的，现从左极板的上边缘上边缘A处以一定的速度斜射入叠加场区，恰能在竖直处以一定的速度斜射入叠加场区，恰能在竖直平面内做直线运动。取平面内做直线运动。取g10 ms2B图图6+qABv0GFfE求物块射入时速度的大小和方向。求物块射入时速度的大小和方向。解得解得f =f= qv0 B22()()mgqEv0 = 2.5m/s4tan3mgqE解：由三力平衡得解：由三力平衡得+qAB问题八：若物块以上问中的速度刚进入问题八：若物块以上问中的速度刚进入A点时，就撤点时，就撤去磁场，经一段时间后，恰好能从左极板下边缘去磁场，经一段时间后，恰好能从左极板下边缘B点点射出，求极板的长度射出，求极板的长度. fFGv0F合合图722()()mgqEma解：设物块从解：设物块从A运动运动B的时间为的时间为t, 极板长为极板长为Lx轴方向轴方向y轴方向轴方向212yat0 xv ttanmgyqEx22Lxy解得解得 L 2.2m xy五、课堂小结五、课堂小结