高中物理 帶電粒子在復合場的運動 新人教版選修2

1、磁場帶電粒子在復合場中的運動 一、洛倫茲力：1、產生洛倫茲力的條件：（1）電荷對磁場有相對運動磁場對與其相對靜止的電荷不會產生洛倫茲力作用（2）電荷的運動速度方向與磁場方向不平行2、洛倫茲力大?。寒旊姾蛇\動方向與磁場方向平行時，洛倫茲力為零；當電荷運動方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力最大，等于qB；3、洛倫茲力的方向：洛倫茲力方向用左手定則判斷4、洛倫茲力不做功二、帶電粒子在勻強磁場的運動1、帶電粒子在勻強磁場中運動規(guī)律：初速度的特點與運動規(guī)律（1） 為靜止狀態(tài)（2） 則粒子做勻速直線運動（3） ，則粒子做勻速圓周運動，其基本公式為：向心力公式：運動軌道半徑公式：； 運動周期公式： 動能公式：T

2、或、的兩個特點：T、和的大小與軌道半徑（R）和運行速率（）無關，只與磁場的磁感應強度（B）和粒子的荷質比（）有關。荷質比（）相同的帶電粒子，在同樣的勻強磁場中，、和相同。2、解題思路及方法圓運動的圓心的確定：（1）利用洛侖茲力的方向永遠指向圓心的特點，只要找到圓運動兩個點上的洛侖茲力的方向，其延長線的交點必為圓心（2）利用圓上弦的中垂線必過圓心的特點找圓心三、帶電體在復合場或組合場中的運動復合場是指重力場、電場和磁場三者或其中任意兩者共存于同一區(qū)域的場；組合場是指電場與磁場同時存在，但不重疊出現(xiàn)在同一區(qū)域的情況帶電體在復合場中的運動（包括平衡），說到底仍然是一個力學問題，只要掌握不同的場對帶電

3、體作用的特點和差異，從分析帶電體的受力情況和運動情況著手，充分發(fā)掘隱含條件，建立清晰的物理情景，最終把物理模型轉化成數(shù)學表達式，即可求解解決復合場或組合場中帶電體運動的問題可從以下三個方面入手：1、動力學觀點（牛頓定律結合運動學方程）；2、能量觀點（動能定理和機械能守恒或能量守恒）；3、動量觀點（動量定理和動量守恒定律）一般地，對于微觀粒子，如電子、質子、離子等不計重力，而一些實際物體，如帶電小球、液滴等應考慮其重力有時也可由題設條件，結合受力與運動分析，確定是否考慮重力【例題解析】例1如圖所示，在第I象限范圍內有垂直xOy平面的勻強磁場，磁感應強度為B，質量為m，電荷量為q的帶電粒子（不計重

4、力），在xOy平面內經原點O射入磁場中，初速度為v0，且與x軸成600，試分析并計算：（1）帶電粒子從何處離開磁場？穿越磁場時運動方向發(fā)生的偏轉角多大？（2）帶電粒子在磁場中運動時間多長？例2.圓心為O、半徑為r的圓形區(qū)域中有一個磁感強度為 B、方向為垂直于紙面向里的勻強磁場，與區(qū)域邊緣的最短距離為L的O處有一豎直放置的熒屏MN，今有一質量為m的電子以速率v從左側沿OO方向垂直射入磁場，越出磁場后打在熒光屏上之P點，如圖所示，求OP的長度和電子通過磁場所用的時間。OMNLA例3長為L的水平極板間，有垂直紙面向內的勻強磁場，如圖所示，磁感強度為B，板間距離也為L，板不帶電，現(xiàn)有質量為m，電量為q

5、的帶正電粒子（不計重力），從左邊極板間中點處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是：A使粒子的速度v<BqL/4m； B使粒子的速度v>5BqL/4m；C使粒子的速度v>BqL/m； D使粒子速度BqL/4m<v<5BqL/4m。例4如圖所示，勻強電場方向水平向右，勻強磁場方向垂直于紙面向里，一質量為m、帶電荷量為q的粒子以速度v與磁場垂直、與電場成450射入復合場中，恰能做勻速直線運動。求電場強度E的大小、磁感應強度B的大小。例5如圖所示，PQ為一塊長為l、水平放置的絕緣平板，整個空間存在著水平向左的勻強電場，板的右半部分還存在著垂

6、直于紙面向里的有界勻強磁場。一質量為m、帶電荷量為q的物體，從板左端P由靜止開始做勻加速運動，進入磁場后恰做勻速運動，碰到右端帶控制開關K的擋板后被彈回，且電場立即被撤消，物體在磁場中仍做勻速運動，離開磁場后又做勻減速運動，最后停在C點，已知PC=，物體與板間動摩擦間數(shù)為，求：（1）物體帶何種電荷？（2）物體與板碰撞前后的速度v1和v2（3）電場強度E和磁感應強度B各多大？專題訓練一、選擇題（在每小題給出的四個選項中，至少有一個選項是符合題意的）× × × × ×× × × × ××

7、× × × ×v0BE1某電子以固定的正電荷為圓心在勻強磁場中做勻速圓周運動，磁場方向垂直于它的運動平面，電子所受電場力恰好是磁場對它作用力的3倍若電子電量為e，質量為m，磁感應強度為B那么，電子運動的角速度可能是（ ）A4Be/mB3Be/m C2Be/mDBe/m 2如圖所示，兩平行金屬板中有相互垂直的勻強電場和勻強磁場，帶正電的粒子（不計粒子的重力）從兩板中央垂直電場、磁場入射它在金屬板間運動的軌跡為水平直線，如圖中虛線所示若使粒子飛越金屬板間的過程中向上板偏移，則可以采取下列的正確措施為（ ）A使入射速度增大 B使粒子電量增大 C使電場強度增大

8、D使磁感應強度增大 Mv0oPQN3如圖所示，P、Q是兩個等量異種點電荷，MN是它們連線的中垂線，在垂直紙面的方向上有磁場如果某正電荷以初速度v0沿中垂線MN運動，不計重力（ ）A若正電荷做勻速直線運動，則所受洛倫茲力的大小不變B若正電荷做勻速直線運動，則所受洛倫茲力的大小改變C若正電荷做變速直線運動，則所受洛倫茲力的大小不變D若正電荷做變速直線運動，則所受洛倫茲力的大小改變B4回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示.它的核心部分是兩個D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，

9、帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反復被加速，直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出如果用同一回旋加速器分別加速氚核（）和粒子（）比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動能的大小，有 （ ）A加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能也較大B加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能較小C加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能也較小D加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能較大5如圖，帶電粒子在沒有電場和磁場空間以v0從坐標原點O沿x軸方向做勻速直線運動，若空間只存在垂直于xoy平面的勻強磁場時，粒子通過P點時的動能為Ek；當空間只存在平行于y

10、軸的勻強電場時，則粒子通過P點時的動能為（ ）AEk B2Ek C4Ek D5EkIab6如圖所示，銅質導電板置于勻強磁場中，通電時銅板中電流方向向上由于磁場的作用，則（ ）A板左側聚集較多電子，使b點電勢高于a點電勢B板左側聚集較多電子，使a點電勢高于b點電勢C板右側聚集較多電子，使a點電勢高于b點電勢+ + + + +- - - - - ´ ´ ´ ´ ´ ´ ´ ´ ´ ´CABD板右側聚集較多電子，使b點電勢高于a點電勢7設空間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場如圖所示，已知

11、一離子在電場力和洛侖茲力的作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運動，到達B點時速度為零，C點是運動的最低點，忽略重力，以下說法正確的是（ ）A這離子必帶正電荷BA點和B點位于同一高度C離子在C點時速度最大 D離子到達B點時，將沿原曲線返回A點8如圖所示，在一根一端封閉、內壁光滑的直管MN內有一個帶正電的小球，空間中充滿豎直向下的勻強磁場開始時，直管水平放置，且小球位于管的封閉端M處現(xiàn)使直管沿水平方向向右勻速運動，經一段時間后小球到達管的開口端N處在小球從M到N的過程中，下述錯誤的是 （ ）A磁場力對小球不做功B直管對小球做了正功C磁場力的方向一直沿MN方向D小球的運動軌跡是一曲線9如圖所示，帶

12、電粒子以速度v通過一個正方形區(qū)域，不計粒子的重力，當區(qū)域內只有垂直紙面向里的勻強磁場時，粒子從A點飛出，所用時間t1；當區(qū)域內只有平行紙面豎直方向的勻強電場時，粒子從B點飛出，所用時間為t2，下面說法正確的是（ ）A粒子帶負電荷 Bt1t2 Ct1t2 Dt1t210如圖所示，兩個半徑相同的半圓形光滑軌道分別豎直放在勻強磁場和勻強電場中，軌道兩端在同一高度上。兩個相同的帶正電小球（可視為質點的）同時分別從軌道的左端最高點由靜止釋放，M、N分別為兩軌道的最低點，則 （ ）A兩小球到達軌道最低點的速度vMvNB兩小球到達軌道最低點時對軌道的壓力NMNNC兩小球第一次到達最低點的時間相同D兩小球都能到達軌道的另一端二、計算題（要求寫出重要的文字說明和方程式）11電子自靜止開始經M、N板間（兩板間的電壓為u）的電場加速后從A點垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強磁場中，電子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L，如圖所示.