带电粒子在复合场中的运动.ppt

1、EBv高三物理总复习：复习目标：复习目标：1、掌握带电粒子（带电体）在复合场中、掌握带电粒子（带电体）在复合场中的受力情况，能准确地分析带电粒子（带的受力情况，能准确地分析带电粒子（带电体）的运动状态及其变化过程。电体）的运动状态及其变化过程。3、理解速度选择器，质谱仪、回旋加速器、理解速度选择器，质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机等的构造和工作原理，能熟磁流体发电机等的构造和工作原理，能熟练解答相关问题。练解答相关问题。2、能熟练运用动力学观点，动量观点以、能熟练运用动力学观点，动量观点以及能量观点来分析和解决带电粒子（或带及能量观点来分析和解决带电粒子（或带电体）在复合场中运动的有关问题。电

2、体）在复合场中运动的有关问题。一、带电粒子在匀强电场中的运动一、带电粒子在匀强电场中的运动受力方向：受力方向： 正电荷与场强方向相同正电荷与场强方向相同2022121mvmvqu1、V0E 加速加速 2、V0E 偏转偏转 202202222121dmvqulvlmqEaty20200dmvqulvatvvtgy0vy0vv知识要点知识要点二、带电粒子在匀强磁场中的运动二、带电粒子在匀强磁场中的运动受力方向判断：左手定则受力方向判断：左手定则洛仑兹力特点：洛仑兹力特点：只改变速度方向，不改变速度大只改变速度方向，不改变速度大小。即不做功小。即不做功1、VB 以初速以初速V0匀速直线运动，不受匀速

3、直线运动，不受 f洛洛2、 VB 匀速圆周运动，匀速圆周运动， f洛洛提供向心力提供向心力RmvqvB2vRT2qBmvR qBmT2三、带电粒子在复合场中的运动三、带电粒子在复合场中的运动一、带电粒子在复合场中运动的分析1.这里所说的复合场是指电场、磁场、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、洛伦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. 2.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将做匀速直线运动或静止.3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动.4.当带电粒子所受的合外力的大小、方

4、向均是不断变化的，则粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理.5.若只受一个变力，且为洛仑兹力，若是直线运动一定是匀速运动二、电场力和洛伦兹力的比较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伦兹力的作用.2.电场力的大小F=Eq,与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小f=Bqvsina，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；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直.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；匀强磁场中在洛伦兹力的作用下，垂直于磁场方

5、向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧.4.电场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，而洛伦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；洛伦兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能. (3)是直接看不出是否要考虑重力，但在进行受力分析与运动分析时，要由分析结果，先进行定性确定再是否要考虑重力.三、对于重力的考虑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.

6、(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.小结小结:带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动复合场：存在电场、磁场、重力场的空间复合场：存在电场、磁场、重力场的空间考虑重力：带电油滴、尘埃、小球、滑块等带电质点考虑重力：带电油滴、尘埃、小球、滑块等带电质点忽略重力：带电微观粒子（质子、电子）等忽略重力：带电微观粒子（质子、电子）等运动情况：受电场力、磁场力、重力运动情况：受电场力、磁场力、重力1、直线运动、直线运动:2、匀速圆周运动：、匀速圆周运动：3、一般曲线运动：、一般曲线运动： 在中学阶段不能用牛顿定律求解，在中学阶段不能用牛顿定律求解，但可用但可

7、用动能定理动能定理来分析来分析mg = Eq例例1、 如图所示，一带电液滴在正交的匀强电场和如图所示，一带电液滴在正交的匀强电场和匀强磁场的竖直平面内作匀速圆周运动，则液滴匀强磁场的竖直平面内作匀速圆周运动，则液滴带电性质和环绕方向分别是带电性质和环绕方向分别是 （ ）A A、带正电，逆时针、带正电，逆时针B B、带正电，顺时针、带正电，顺时针C C、带负电，逆时针、带负电，逆时针D D、带负电，顺时针、带负电，顺时针D例例2、设在地面上方的真空室内，存在匀强电场和匀强磁场。已知电场强度和磁感应强度的方向相同。电场强度的大小E = 4.0v/m，磁感应强度的大小B = 0.15T。今有一带负电

8、的质点以速度v =20m/s的速度在此区域内垂直于场强的方向作匀速直线运动，求（1）此带电质点的比荷q/m；（2）磁场的方向。解（1）由于粒子在电场和磁场方向相同的复合场中作垂直于场强方向的运动，因此它受到的电场力和洛仑兹力的方向相垂直，这两个力的合力必不等于零；但质点作匀速直线运动，因此该质点受合外力必为零。根据上面的论述可知，该质点除了受电场力和洛仑兹力之外，一定还需考虑该质点受的重力，且三力的合力为零。由此可知：mgqvBEq22)(代入题设数据可得： q/m = 2 c/kg（2）所以磁场方向与竖直方向的夹角为：EqqvBmgE/Btan = qvB/Eq = vB/E = 0.75

9、= 37o（注意：磁场的方向并不唯一，所有可能磁场的方向构成了圆锥面）EqqvBmgE/B例例3：小球：小球m，电量，电量+q，与管壁摩擦系数，与管壁摩擦系数，小球静止，小球静止 释放，分析小球的运动情况释放，分析小球的运动情况若若Eqmg 小球静止小球静止若若Eqmg 匀加速匀加速mEqmga若若Eqmg 小球静止小球静止若若Eqmg 变加速变加速（1）加如图电场）加如图电场E，运动情况如何，运动情况如何（2）再加如图磁场）再加如图磁场B，运动情况如何，运动情况如何该题中粒子受到的力在二维空间内该题中粒子受到的力在二维空间内若若Eq mg/qB（3） v mg/qB 【练习】如图11-5-1

10、1所示，质量为m、带电量为q的小球，在倾角为的光滑斜面上由静止下滑，匀强磁场的感应强度为B，方向垂直纸面向外，若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为0，问：小球所带电荷的性质如何?此时小球的下滑速度和下滑位移各是多大? 【解析】对于小球为何会对斜面的压力为0，通过受力分析即可获得小球所受洛伦兹力垂直斜面向上，由小球沿斜面向下运动可知小球带正电，而小球下滑的过程中速度增加，洛伦兹力增加，斜面支持力减小，当洛伦兹力大小等于重力垂直于斜面的分力时，支持力为0. 关键是小球沿斜面方向的受力是恒力. 压力为0时有：mgcos=Bqv 可得v=mgcos /Bq 小于沿斜面向下的加速度为gsin且为匀加速，可由v=2as得：s=m2gcos2/(2B2q2sin) ；总结：总结：解决电荷在复合场中运动的基本思路解决电荷在复合场中运动的基本思路:1 1、正确的受力分析。除重力、弹力、摩擦力外，要、正确的受力分析。除重力、弹力、摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析。特别注意电场力和磁场力的分析。2 2、正确分析物体的运动状态。找出物体的速度、位、正确分析物体的运动状态。找出物体的速度、位置及其变化特点，分析运动过程。置及其变化特点，分析运动过程。3 3、恰当灵活地运用动力学三大方法解决问题