带电粒子在复合场中的运动

1、带电粒子在复合场中的运动 第1页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三高考地位：本专题是电场和磁场知识的深化和提高，以复合场中的粒子为背景，研究带电粒子在其中的运动、能量和相互作用等力电综合问题，是高考的必考内容。复合场组合场第2页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三复合场电场 、 磁场、 重力场共存（或其中两种场共存)第3页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三 大小 方向 做功特点 重力 G=mg 总是竖直向下取决于初末位置的高度差 电场力 F=qE与场强方向及电性有关取决于初末位置的电势差洛仑兹力F洛qvB 左手定则判断洛仑兹力永不做功第4页，

2、共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三典型例题 如图所示，与电源断开的带电平行金属板相互正对水平放置，两板电势差为u，间距为d，两板间存在着水平方向的匀强磁场B。某质量为m带正电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止开始滑下，经过轨道端点p（轨道上的p点的切线沿水平方向）进入板间，则带电小球在该区域可能做A 直线运动 B 平抛运动C 匀速圆周运动 D 复杂曲线运动 什么性质的直线运动？第5页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三带电粒子在复合场中运动（1）带电粒子受洛伦兹力作用能做直线运动必匀速（2）复合场中能做圆周运动，除洛伦兹力以外的力合力必为零。归纳看运动,抓受力第6

3、页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三 (2010安徽)如图所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图518(2)所示)，电场强度的大小为E0，E0表示电场方向竖直向上t0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；(2)求电场变化的周期T；(3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度

4、的区域，求T的最小值 体验高考第7页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三 如图所示，匀强电场的场强E=4V/m，方向水平向左匀强磁场的磁感强度B=2T，方向垂直于纸面向里，一个质量为m=1g、带正电的小物体A从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速下滑，当它滑行h=0.8m到N点时离开壁做曲线运动，运动到P点时恰好处于平衡状态，此时速度方向与水平成450角，设P与M的高度差H=1.6m，求 （1）A沿壁下滑过程中摩擦力作的功。 （2）P与M的水平距离。典型例题E BPMN第8页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三带电粒子在复合场中运动解题思路当带电粒子在复合场中做匀速直线

5、运动时，根据平衡条件列方程求解；当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿第二定律(洛伦兹力提供向心力)和平衡条件列方程联立求解；当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动时，选用动能定理或能量守恒定律列方程求解。第9页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三练习:倾角的光滑斜面处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，一滑块质量为m，带电量为-q，从斜面上静止开始下滑，求滑块能在斜面上滑动的位移S是多少？-q mFNfmgV第10页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三谢谢指导！第11页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三 例2.一个质量为m,电量

6、为q的带电粒子以一定的初速度V0垂直于电场强度方向飞入场强为E、宽度为d的匀强偏转电场区，飞离电场区时运动方向的偏转角为，如图(a)所示如果该带电粒子以同样速度垂直飞进同样宽度的匀强磁场区，飞离磁场区时运动方向偏转角也为，如图(b)所示试求磁感强度B的大小(不计重力)典型例题第12页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三 例3.如图所示，在某个空间内有水平方向相互垂直的匀强磁场和匀强电场，电场强度E=2V/m.磁感强度B=1.25T.有一个质量m=310-4kg、带电量q=210-3C的微粒，在这个空间内做匀速直线运动.假如在这个微粒经过某条电场线时突然撤去磁场，那么当它再次经过

7、同一条电场线时，微粒在电场线方向上移动了多大距离S.典型例题电磁场和重力场相结合第13页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三典型例题第14页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三典型例题第15页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三典型例题 例4.已知一个质量为m、电量为q的小球套在一竖直放置的杆上，小球与杆之间的动摩擦因数为 ，水平方向存在场强为的匀强电场和磁感强度为的匀强磁场，小球由静止开始运动，求小球在运动过程中最大速度和最大加速度。第16页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三典型例题 例5.如图所示，固定的半圆弧形光滑轨道置于

8、水平方向的匀强电场和匀强磁场中，轨道圆弧半径为R，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，电场强度为E，方向水平向左。一个质量为m的小球（可视为质点）放在轨道上的C点恰好处于静止、圆弧半径OC与水平直径AD的夹角为a(sin=0.8)（1）求小球带何种电荷，电荷量是多少？并说明理由。（2）如果将小球从A点由静止释放，小球在圆弧轨道上运 动时，对轨道的最大压力的大小是多少？第17页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三AEBBLd 例6.空间分布着图示的匀强磁场B和匀强电场E，一带电粒子质量为m，电量为q的电子，从A点由静止释放后经电场加速进入磁场，穿过中间磁场进入右边磁场后能按某一路径再返回A点而重复前述过程。求中间磁场的宽度d和粒子的运动周期.典型例题第18页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三解析：（1）带电粒子在电场中加速，由动能定理，可得： 带电粒子在磁场中偏转，由牛顿第二定律，可得：由以上两式，可得。可见在两磁场区粒子运动半径相同，如图所示，三段圆弧的圆心组成的三角形O1O2O3是等边三角形，其边长为2R。所以中间磁场区域的宽度为第19页，共21页，2022年，5月20日，5点5分，星期三OO3O1O2600（2）在电场中在中间磁场中运动时间在右侧磁场中运动时间则粒子第一次回到O点的所用时间为。第2