第2节磁场对运动电荷的作用

1、专题 带电粒子在复合场中的运动,花都区第一中学高三备课组 危志锋,一、考点回顾三种场力的特点 1、重力的特点：其大小为G=mg ，方向竖直向下；做功与路径无关，与带电粒子的质量及起、讫点的高度差有关。 2、电场力的特点：大小为F=qE，方向与E的方向及电荷的种类有关；做功与路径无关，与带 电粒子的带电量及起、终点的电势差有关。 3、洛伦兹力的特点：大小f=Bqv与带电粒子的速度、磁感应强度、带 电量及速度与磁感应强度间的夹角有关，方向垂 直于B和V决定的平面；无论带电粒子在磁场中做什么运动，洛伦兹力都不做功。,二、带电粒子在复合场中的运动状态 1复合场是指：电场、磁场和重力场并存或两种场并存，

2、或分区域存在粒子在复合场中运动时， 要考虑 电场 力、 磁场 力的作用，有时也要考虑重力的作用。 (1)当带电粒子所受合外力为零时，将在复合场中静止或做 匀速直线 运动。 (2)当带电粒子受恒力作用时，将在复合场中做 匀变速直线 运动或匀变速曲线 运动。 (3) 当带电粒子由洛伦兹力提供向心力,带电粒子做 匀速圆周 运动。,2重力的分析： (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； (2)对于一些实际物体,如带电小球、液滴等不做特殊交待时就应当考虑重力； (3)在题目中没有明确交待是否要考虑重力的，可以根据

3、题意去判断。,2电场磁场同区域应用实例 图示是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2平板S下方有强度为B0的匀强磁场 2009年高考广东物理卷改编,A质谱仪是分析同位素的重要工具， 由图可知粒子带正电。 B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向 外 C能通过狭缝P的带电粒子的条件 是 EqqvB ，即v0 = E/B 。 D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P， 粒子的荷质比越 大 。 E .若带电粒子质量为m、电量为大小为q， 则带电粒子在磁场中的运动时间t =m

4、/qBo,综合应用题型1：带电粒子通过空间相互衔接的匀强电场和匀强磁场(组合类） 1、如图所示，一质量为m、电量为+q、重力不计的带电粒子，从A板的S点由静止开始释放，经A、B加速电场加速后，穿过中间偏转电场，再进入右侧匀强磁场区域已知AB间的电压为U，MN极板间的电压为2U，MN两板间的距离和板长均为L，磁场垂直纸面向里、磁感应强度为B、有理想边界求： （1）带电粒子离开B板时速度v0的大小； （2）带电粒子离开偏转电场时速度v的大小与方向； （3）要使带电粒子最终垂直磁场右边界射出磁场，磁场的宽度d多大？,1、解析：（1）（共4分） 带电粒子在加速电场中，由动能定理得：,（3分）,得带电粒

5、子离开B板的速度：,（2）（共9分） 粒子进入偏转电场后，有：,（1分）,（1分）,（1分）,（1分）,（1分）,（1分）,（1分）,得,则粒子离开偏转电场时的速度大小：,（1分）,方向与水平方向成450角（1分）,（3）（共5分） 粒子进入磁场后，据牛顿第二定律得：,（2分）,由几何关系得:,解得：,（2分）,综合应用题型2： 题型、带电粒子在正交的电场、磁场、重力场中的运动（叠加类） 2、如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右

6、抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为q.不计空气阻力，重力加速度为g，求： (1)电场强度E的大小和方向； (2)小球从A点抛出时初速度v0的大小； (3)A点到x轴的高度h。,2、解析：本题考查平抛运动和带电小球在复合场中的运动。,（1）小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，说明电场力和重力平衡（恒力不能充当圆周运动的向心力），有,重力的方向竖直向下，电场力方向只能向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上。,（2）小球做匀速圆周运动，O为圆心，MN为弦长，,，如图所示。设

7、半径为r，由几何关系知,小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供，设小球做圆周运动的速率为v，有,（2分）,（2分）,（2分）,（2分）,由速度的合成与分解知,由式得,（3）设小球到M点时的竖直分速度为vy，它与水平分速度的关系为,由匀变速直线运动规律,由式得,（2分）,（2分）,（2分）,（2分）,（2分）,课后小结： 一：带电粒子在复合场中的运动的基本解题部步骤 1.分析各场组成。 2.受力分析，并注意是否考虑重力。 3.运动状态分析。 4.分段进行分析、处理。 5.划轨迹图。 二：解题方法和规律 1.粒子静止或匀速直线运动，可根据力的平衡条件列方程。 2.匀变速直线 或匀变速曲线运动，用

8、运动学规律或能量观点。 3.圆周运动，考虑牛顿定律和圆周规律，注意边界和临界条件。 4.复杂的运动，要注意各力做功的情况，一般用功能关系动能定理或动量守恒。,谢谢！,补充练习 3在平面直角坐标系xOy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示不计粒子重力， (1)M、N两点间的电势差UMN； (2)粒子在磁场中运动的轨道半径r； (3)粒子从M点运动到P点的总时间t。,补充练习3 【解析】试题分析：,(1)设粒子过N点时的速度为v，,Vo/Vcos,故v2v0,课后探究题 4.一半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直于导线框所在平面导线框的右端通过导线接一对水平放置的平行金属板，板长为L，两板间的距离为d；如图所示，有一带电量为q、质量为m的离子（不计重力）以初速度v0从极板左端沿两板中线水平向右射入板间该离子从两板间飞出后，垂直进入磁感应强度为B1、宽为D的匀强磁场（磁场的上下区域足够大）中作匀速圆周周运动 . （1）若圆形导线框中的磁感应