陜西省2011屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 帶電粒子在復(fù)合場中的運動課件 新人教版

要點一帶電粒子在勻強電場和勻強磁場中偏轉(zhuǎn)的比較 學(xué)案3帶電粒子在復(fù)合場中的運動 1 直線運動自由的帶電粒子 無軌道約束 在復(fù)合場中的直線運動是勻速直線運動 除非運動方向沿磁場方向而不受洛倫茲力 這是因為電場力和重力都是恒力 當(dāng)速度變化時 會引起洛倫茲力的變化 合力也相應(yīng)的發(fā)生變化 粒子的運動方向就要改變而做曲線運動 在具體題目中 應(yīng)根據(jù)F合 0進行計算 2 勻速圓周運動當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中 重力與電場力相平衡 粒子運動方向與勻強磁場方向垂直時 帶電粒子就做勻速圓周運動 此種情況下要同時應(yīng)用平衡條件和向心力公式來進行分析 3 一般曲線運動當(dāng)帶電粒子所受合外力是變力 且與初速度方向不在一條直線上時 粒子做非勻變速曲線運動 這時粒子的運動軌跡不是圓弧 也不是拋物線 一般用動能定理或功能關(guān)系計算 要點二帶電粒子在復(fù)合場中的幾種特殊運動 例1 2009年高考寧夏理綜卷 如圖8 3 5所示 在第一象限有一勻強電場 場強大小為E 方向與y軸平行 在x軸下方有一勻強磁場 磁場方向與紙面垂直 一質(zhì)量為m 電荷量為 q q 0 的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點處射入電場 在x軸上的Q點處進入磁場 并從坐標(biāo)原點O離開磁場 粒子在磁場中的運動軌跡與y軸交于M點 已知OP l OQ l 不計重力 求 1 M點與坐標(biāo)原點O間的距離 2 粒子從P點運動到M點所用的時間 熱點一帶電粒子在相互分離的電場和磁場中的運動 解析 本題考查了帶電粒子在電場 磁場中的運動 本題中帶電粒子先在電場中做類平拋運動 后進入勻強磁場做勻速圓周運動 前一過程的末狀態(tài)就是后一過程的初狀態(tài) 所以必須求出電場中帶電粒子的速度方向 圖8 3 5 1 帶電粒子在電場中做類平拋運動 在y軸負方向上做初速度為零的勻加速運動 設(shè)加速度的大小為a 在x軸正方向上做勻速直線運動 設(shè)速度為v0 粒子從P點運動到Q點所用的時間為t1 進入磁場時速度方向與x軸正方向的夾角為 則a qE m t1 v0 x0 t1 其中x0 l y0 l 又有tan at1 v0 聯(lián)立 式 得 30 因為M O Q點在圓周上 MOQ 90 所以MQ為直徑 從圖8 3 6中的幾何關(guān)系可知 R l MO 6l 2 設(shè)粒子在磁場中運動的速度為v 從Q點到M點運動的時間為t2 則有v v0 cos t2 R v 帶電粒子自P點出發(fā)到M點所用時間t為t t1 t2 聯(lián)立 式 并代入數(shù)據(jù)得 名師支招 帶電粒子分別在兩個區(qū)域中做類平拋運動和勻速圓周運動 通過連接點的速度將兩種運動聯(lián)系起來 圖8 3 6 在平面直角坐標(biāo)系xOy中 第 象限存在沿y軸負方向的勻強電場 第 象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強磁場 磁感應(yīng)強度為B 一質(zhì)量為m 電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點以速度v0垂直于y軸射入電場 經(jīng)x軸上的N點與x軸正方向成 60 角射入磁場 最后從y軸負半軸上的P點垂直于y軸射出磁場 如圖8 3 7所示 不計粒子重力 求 1 M N兩點間的電勢差UMN 2 粒子在磁場中運動的軌道半徑r 3 粒子從M點運動到P點的總時間t 答案 圖8 3 7 例2 如圖8 3 8所示 套在很長的絕緣直棒上的小球 其質(zhì)量為m 電荷量為 q 小球可在棒上滑動 將此棒豎直放在互相垂直 且沿水平方向的勻強電場和勻強磁場中 電場強度為E 磁感應(yīng)強度為B 小球與棒的動摩擦因數(shù)為 求小球由靜止沿棒下滑的最大加速度和最大速度 小球電量不變 熱點二帶電體在相互疊加場的運動 名師支招 1 帶電物體在復(fù)合場中做變速直線運動時 所受的洛倫茲力的大小不斷變化 而洛倫茲力的變化往往引起其他力的變化 從而導(dǎo)致加速度的產(chǎn)生 2 分析帶電物體在復(fù)合場中的運動問題 與力學(xué)中相關(guān)問題的分析方法完全一致 只不過須注意同時分析電場力及洛倫茲力對帶電物體運動的影響 解析 此類問題必須用牛頓第二定律求解 小球的受力情況如圖8 3 9所示 由牛頓第二定律得豎直方向mg F ma水平方向FN qE qvB且f FN解得a mg qE qvB m顯然當(dāng)v 0時 加速度最大 am mg qE m g qE m當(dāng)a 0時 速度最大 vm mg qB E B 答案 g qE mmg qB E B 圖8 3 9 圖8 3 8 在如圖8 3 10所示的空間中 存在場強為E的勻強電場 同時存在沿x軸負方向 磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場 一質(zhì)子 電荷量為e 在該空間恰沿y軸正方向以速度v勻速運動 據(jù)此可以判斷出 A 質(zhì)子所受電場力大小等于eE 運動中電勢能減小 沿z軸正方向電勢升高B 質(zhì)子所受電場力大小等于eB 運