带电粒子在匀强磁场中的运动

1、带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动判断下图中带电粒子（电量判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向：洛伦兹力的大小和方向： - B v + v B F1、匀速直线运动。、匀速直线运动。2、匀速圆周运动。、匀速圆周运动。带电粒子在匀强磁场中带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦做匀速圆周运动，洛伦兹力就是它做圆周运动兹力就是它做圆周运动的向心力的向心力请你推导半径和周期表达式。mvRqB2 mTqB3、粒子运动方向与磁场有一夹角（大于、粒子运动方向与磁场有一夹角（大于0度小于度小于90度）轨迹为螺线度）轨迹为螺线1 1、如图所示，一束电子

2、（电量为、如图所示，一束电子（电量为e e）以速度）以速度v v垂直垂直从从A A点射入磁感应强度为点射入磁感应强度为B B，宽度为，宽度为d d的匀强磁场中，的匀强磁场中，且与磁场的边界垂直，通过磁场时速度方向与电且与磁场的边界垂直，通过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是子原来入射方向的夹角是3030，则：，则：电子的质量是电子的质量是 ，通过磁场的时间是通过磁场的时间是 。300vBABvd一、磁场作用下粒子的偏转3 . 图中图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板，它的表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感

3、应强度大小为应强度大小为B 。一带电粒子从平板上的狭缝。一带电粒子从平板上的狭缝O处处以垂直于平板的初速以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平射入磁场区域，最后到达平板上的板上的P 点。已知点。已知B 、v以及以及P 到到O的距离的距离l 不计不计重力重力,求此粒子的电荷求此粒子的电荷q与质量与质量m 之比。之比。POMNBvl2、如图所示，在、如图所示，在y则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是A.A.液滴一定做匀速直线运动液滴一定做匀速直线运动B.B.液滴一定带负电液滴一定带负电C.C.电场线方向一定斜向下电场线方向一定斜向下D.D.液滴也有可能做匀变速液滴也有可能做匀变速直线运动

4、直线运动（1）直线运动的情形：）直线运动的情形：例例2 2、如图，套在足够长的绝缘直棒上的小球，其、如图，套在足够长的绝缘直棒上的小球，其质量为质量为m m，带电量，带电量+q+q，小球可在棒上滑动，将此棒，小球可在棒上滑动，将此棒竖直放在相互垂直，且沿水平方向的匀强电场和竖直放在相互垂直，且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度为匀强磁场中，电场强度为E E，磁感应强度为，磁感应强度为B B，小，小球与棒的动摩擦因数为球与棒的动摩擦因数为，求小球由静止沿棒下，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度。落的最大加速度和最大速度。变化变化4：假如电场反向，判断：假如电场反向，判断运动情形。

5、运动情形。变化变化1、小球加速度为最大加速度的一半时的速度。、小球加速度为最大加速度的一半时的速度。变化变化3、小球下滑速度为最大速、小球下滑速度为最大速度一半时的加速度。度一半时的加速度。变化2、假如 问题同变化1。qEmg2变化变化5 5、如图所示，质量是、如图所示，质量是m m的小球带有正电荷，的小球带有正电荷，电量为电量为q q，小球中间有一孔套在足够长的绝缘细杆，小球中间有一孔套在足够长的绝缘细杆上。杆与水平方向成上。杆与水平方向成角，与球的动摩擦因数为角，与球的动摩擦因数为，此装置放在沿水平方向、磁感应强度为，此装置放在沿水平方向、磁感应强度为B B的匀的匀强磁场中。若从高处将小球

6、无初速释放，求：小强磁场中。若从高处将小球无初速释放，求：小球下滑过程中加速度的最大值和运动速度的最大球下滑过程中加速度的最大值和运动速度的最大值。值。变化变化6 6：如图所示，在空间存在着水平向右、场强为：如图所示，在空间存在着水平向右、场强为E E的匀的匀强电场，同时存在着竖直向上、磁感强度为强电场，同时存在着竖直向上、磁感强度为B B的匀强磁场。的匀强磁场。在这个电、磁场共同存在的区域内有一足够长的绝缘杆沿在这个电、磁场共同存在的区域内有一足够长的绝缘杆沿水平方向放置，杆上套有一个质量为水平方向放置，杆上套有一个质量为m m、带电荷量为、带电荷量为q q的金的金属环。已知金属环与绝缘杆间

7、的动摩擦因数为，且属环。已知金属环与绝缘杆间的动摩擦因数为，且mgqEmgqE。现将金属环由静止释放，设在运动过程中金属环所带电荷现将金属环由静止释放，设在运动过程中金属环所带电荷量不变。量不变。(1)(1)试定性说明金属环沿杆的运动情况试定性说明金属环沿杆的运动情况。(3)(3)求金属环运动的求金属环运动的最大速度的大小最大速度的大小。(2)(2)求金属环运动的最大加速度的大小求金属环运动的最大加速度的大小。变变7 7带负电的小物体带负电的小物体A A放在倾角为放在倾角为（sinsin=0.6=0.6）的绝）的绝缘斜面上。整个斜面处于范围足够大、方向水平向右的匀缘斜面上。整个斜面处于范围足够

8、大、方向水平向右的匀强电场中，如图所示。物体强电场中，如图所示。物体A A的质量为的质量为m m，电量为，电量为- -q q，与斜，与斜面间的动摩擦因数为面间的动摩擦因数为，它在电场中受到的电场力的大小，它在电场中受到的电场力的大小等于重力的一半。物体等于重力的一半。物体A A在斜面上由静止开始下滑，经时在斜面上由静止开始下滑，经时间间t t后突然在斜面区域加上范围足够大的匀强磁场，磁场后突然在斜面区域加上范围足够大的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。磁感应强度大小为方向垂直于纸面。磁感应强度大小为B B，此后物体，此后物体A A沿斜面沿斜面继续下滑距离继续下滑距离L L后离开斜面。后离开斜面。物

9、体物体A A在斜面上的运动情况如何？说明理由在斜面上的运动情况如何？说明理由。物体物体A A在斜面上运动过程中由多少能量转化为内能在斜面上运动过程中由多少能量转化为内能？例例2、如图，、如图，PQ为一块长为为一块长为L，水平放置的绝缘平板，整，水平放置的绝缘平板，整个空间存在着水平向左的匀强电场，板的右半部分还存在个空间存在着水平向左的匀强电场，板的右半部分还存在着垂直于纸面向里的有界匀强磁场，一质量为着垂直于纸面向里的有界匀强磁场，一质量为m，带电量，带电量为为q的物体，从板左端的物体，从板左端P由静止开始做匀加速运动，进入由静止开始做匀加速运动，进入磁场后恰作匀速运动，碰到右端带控制开关磁

10、场后恰作匀速运动，碰到右端带控制开关K的挡板后被的挡板后被弹回，且电场立即被撤消，物体在磁场中仍做匀速运动，弹回，且电场立即被撤消，物体在磁场中仍做匀速运动，离开磁场后做匀减速运动，最后停在离开磁场后做匀减速运动，最后停在C点，已知点，已知PC=L/4，物体与板间动摩擦因数为物体与板间动摩擦因数为,求：（求：（1）物体带何种电荷？）物体带何种电荷？（2）物体与板碰撞前后的速度）物体与板碰撞前后的速度v1和和v2（3）电场强度）电场强度E和磁感应强度和磁感应强度B多大？多大？例例3 3、如图所示，匀强电场的场强、如图所示，匀强电场的场强E=4V/mE=4V/m，方向水平向左，方向水平向左匀强磁场

11、的磁感强度匀强磁场的磁感强度B=2TB=2T，方向垂直于纸面向里，一，方向垂直于纸面向里，一个质量为个质量为m=1gm=1g、带正电的小物体、带正电的小物体A A从从M M点沿绝缘粗糙的点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速下滑，当它滑行竖直壁无初速下滑，当它滑行h=0.8mh=0.8m到到N N点时离开壁做点时离开壁做曲线运动，运动到曲线运动，运动到P P点时恰好处于平衡状态，此时速度点时恰好处于平衡状态，此时速度方向与水平成方向与水平成45450 0角，设角，设P P与与M M的高度差的高度差H=1.6mH=1.6m，求，求 （1 1）A A沿壁下滑过程中摩擦力作的功。沿壁下滑过程中摩擦力作的功。 （

12、2 2）P P与与M M的水平距离。的水平距离。例例1、用绝缘细线悬吊着的带正电小、用绝缘细线悬吊着的带正电小球在匀匀强磁场中做简谐运动，球在匀匀强磁场中做简谐运动，则则A、当小球每次通过平衡位置时，、当小球每次通过平衡位置时，动能相同动能相同B、当小球每次通过平衡位置时，速、当小球每次通过平衡位置时，速度相同度相同C、当小球每次通过平衡位置时，、当小球每次通过平衡位置时，丝线拉力相同丝线拉力相同D、撤消磁场后，小球摆动周期变、撤消磁场后，小球摆动周期变化化（2）圆周运动情形例例2 2、如图所示，水平放置的平行金属板、如图所示，水平放置的平行金属板 ABAB间距为间距为 d d ，水平方向的匀

13、强磁场为，水平方向的匀强磁场为B B 。今有一带电粒子在今有一带电粒子在 AB AB 间竖直平面内作半径间竖直平面内作半径为为 R R 的匀速圆周运动，则带电粒子转动方的匀速圆周运动，则带电粒子转动方向为向为 时针，速率为时针，速率为 。 例例3 3、在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电、在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴小球绕竖直方向的轴O O在匀强磁场中做逆时针方向在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯的水平匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图视图如图9 9所示，若小球运动到所示，若小球运动到A A点时，绳子突然点时，绳子突然断开

14、，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以断开，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以下说法正确的是（下说法正确的是（ ）。）。A A小球仍做逆时针匀速圆周运动，小球仍做逆时针匀速圆周运动，半径不变半径不变B B小球仍做逆时针匀速圆周运动，小球仍做逆时针匀速圆周运动，半径减小半径减小C C小球做顺时针匀速圆周运动，半小球做顺时针匀速圆周运动，半径不变径不变D D小球做顺时针匀速圆周运动，半小球做顺时针匀速圆周运动，半径减小径减小例例1、如图所示，一个质量为、如图所示，一个质量为m、带电量为、带电量为q的正离子，在的正离子，在D处沿着图示的方向进入磁感应强度为处沿着图示的方向进入磁感应强度为B的匀强磁

15、场，此的匀强磁场，此磁场方向垂直纸面向里，结果离子正好从离开磁场方向垂直纸面向里，结果离子正好从离开A点距离为点距离为d的小孔的小孔C沿垂直于沿垂直于AC的方向进入匀强电场，此电场方向的方向进入匀强电场，此电场方向与与AC平行且向上，最后离子打在平行且向上，最后离子打在B处，而处，而B离离A点距离为点距离为2d（ABAC），不计粒子重力，离子运动轨迹始终在纸），不计粒子重力，离子运动轨迹始终在纸面内，求：面内，求：（1）离子）离子从从D到到B所需的时间所需的时间（2）离子到达）离子到达B处时的动能处时的动能（3）多种运动综合。）多种运动综合。例例2、如图所示，在、如图所示，在x轴上方是垂直纸面

16、向里的磁轴上方是垂直纸面向里的磁感应强度为感应强度为B的匀强磁场，在的匀强磁场，在x轴下方是方向与轴下方是方向与y轴正方向相反的场强为轴正方向相反的场强为E的匀强电场，已知沿的匀强电场，已知沿x轴方向跟坐标原点相距为轴方向跟坐标原点相距为L处有一垂直于处有一垂直于x轴的轴的屏屏MN。现有一质量。现有一质量m、带电荷量为、带电荷量为-q的粒子从的粒子从坐标原点沿坐标原点沿y轴正方向射入磁场。如果想使粒子轴正方向射入磁场。如果想使粒子垂直打在光屏垂直打在光屏MN上，那么：上，那么：（1）电荷从坐标原点射入时速度应为多大？）电荷从坐标原点射入时速度应为多大？（2）电荷从射入磁场到垂直打在屏上要用多少）电荷从射入磁场到垂直打在屏上要用多少时间？时间？例例3 3、如图所示，在、如图所示，在y y0 0的空间中存在匀强电场，的空间中存在匀强电场，场强沿场强沿y y轴负方向；在轴负方向；在y y0 0的空间中，存在匀强磁的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直场，磁场方向垂直xyxy平面（纸面）向外。一电量平面（纸面）向外。一电量为为q q、质量为、质量为m m的带正电