帶電粒子在復(fù)合場中的運動.ppt

1、EBv高三物理總復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)目標：復(fù)習(xí)目標：1、掌握帶電粒子（帶電體）在復(fù)合場中、掌握帶電粒子（帶電體）在復(fù)合場中的受力情況，能準確地分析帶電粒子（帶的受力情況，能準確地分析帶電粒子（帶電體）的運動狀態(tài)及其變化過程。電體）的運動狀態(tài)及其變化過程。3、理解速度選擇器，質(zhì)譜儀、回旋加速器、理解速度選擇器，質(zhì)譜儀、回旋加速器、磁流體發(fā)電機等的構(gòu)造和工作原理，能熟磁流體發(fā)電機等的構(gòu)造和工作原理，能熟練解答相關(guān)問題。練解答相關(guān)問題。2、能熟練運用動力學(xué)觀點，動量觀點以、能熟練運用動力學(xué)觀點，動量觀點以及能量觀點來分析和解決帶電粒子（或帶及能量觀點來分析和解決帶電粒子（或帶電體）在復(fù)合場中運動的有關(guān)問題。電

2、體）在復(fù)合場中運動的有關(guān)問題。一、帶電粒子在勻強電場中的運動一、帶電粒子在勻強電場中的運動受力方向：受力方向： 正電荷與場強方向相同正電荷與場強方向相同2022121mvmvqu1、V0E 加速加速 2、V0E 偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn) 202202222121dmvqulvlmqEaty20200dmvqulvatvvtgy0vy0vv知識要點知識要點二、帶電粒子在勻強磁場中的運動二、帶電粒子在勻強磁場中的運動受力方向判斷：左手定則受力方向判斷：左手定則洛侖茲力特點：洛侖茲力特點：只改變速度方向，不改變速度大只改變速度方向，不改變速度大小。即不做功小。即不做功1、VB 以初速以初速V0勻速直線運動，不受勻速

3、直線運動，不受 f洛洛2、 VB 勻速圓周運動，勻速圓周運動， f洛洛提供向心力提供向心力RmvqvB2vRT2qBmvR qBmT2三、帶電粒子在復(fù)合場中的運動三、帶電粒子在復(fù)合場中的運動一、帶電粒子在復(fù)合場中運動的分析1.這里所說的復(fù)合場是指電場、磁場、重力場并存，或其中某兩種場并存的場.帶電粒子在這些復(fù)合場中運動時，必須同時考慮電場力、洛倫茲力和重力的作用或其中某兩種力的作用，因此對粒子的運動形式的分析就顯得極為重要. 2.當帶電粒子在復(fù)合場中所受的合外力為0時，粒子將做勻速直線運動或靜止.3.當帶電粒子所受的合外力充當向心力時，粒子將做勻速圓周運動.4.當帶電粒子所受的合外力的大小、方

4、向均是不斷變化的，則粒子將做變加速運動，這類問題一般只能用能量關(guān)系處理.5.若只受一個變力，且為洛侖茲力，若是直線運動一定是勻速運動二、電場力和洛倫茲力的比較1.在電場中的電荷，不管其運動與否，均受到電場力的作用；而磁場僅僅對運動著的、且速度與磁場方向不平行的電荷有洛倫茲力的作用.2.電場力的大小F=Eq,與電荷的運動的速度無關(guān)；而洛倫茲力的大小f=Bqvsina，與電荷運動的速度大小和方向均有關(guān).3.電場力的方向與電場的方向或相同、或相反；而洛倫茲力的方向始終既和磁場垂直，又和速度方向垂直.6.勻強電場中在電場力的作用下，運動電荷的偏轉(zhuǎn)軌跡為拋物線；勻強磁場中在洛倫茲力的作用下，垂直于磁場方

5、向運動的電荷的偏轉(zhuǎn)軌跡為圓弧.4.電場既可以改變電荷運動的速度大小，也可以改變電荷運動的方向，而洛倫茲力只能改變電荷運動的速度方向，不能改變速度大小.5.電場力可以對電荷做功，能改變電荷的動能；洛倫茲力不能對電荷做功，不能改變電荷的動能. (3)是直接看不出是否要考慮重力，但在進行受力分析與運動分析時，要由分析結(jié)果，先進行定性確定再是否要考慮重力.三、對于重力的考慮重力考慮與否分三種情況.(1)對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等一般不做特殊交待就可以不計其重力，因為其重力一般情況下與電場力或磁場力相比太小，可以忽略；而對于一些實際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等不做特殊交待時就應(yīng)當考慮其重力.

6、(2)在題目中有明確交待的是否要考慮重力的，這種情況比較正規(guī)，也比較簡單.小結(jié)小結(jié):帶電粒子在復(fù)合場中的運動帶電粒子在復(fù)合場中的運動復(fù)合場：存在電場、磁場、重力場的空間復(fù)合場：存在電場、磁場、重力場的空間考慮重力：帶電油滴、塵埃、小球、滑塊等帶電質(zhì)點考慮重力：帶電油滴、塵埃、小球、滑塊等帶電質(zhì)點忽略重力：帶電微觀粒子（質(zhì)子、電子）等忽略重力：帶電微觀粒子（質(zhì)子、電子）等運動情況：受電場力、磁場力、重力運動情況：受電場力、磁場力、重力1、直線運動、直線運動:2、勻速圓周運動：、勻速圓周運動：3、一般曲線運動：、一般曲線運動： 在中學(xué)階段不能用牛頓定律求解，在中學(xué)階段不能用牛頓定律求解，但可用但可

7、用動能定理動能定理來分析來分析mg = Eq例例1、 如圖所示，一帶電液滴在正交的勻強電場和如圖所示，一帶電液滴在正交的勻強電場和勻強磁場的豎直平面內(nèi)作勻速圓周運動，則液滴勻強磁場的豎直平面內(nèi)作勻速圓周運動，則液滴帶電性質(zhì)和環(huán)繞方向分別是帶電性質(zhì)和環(huán)繞方向分別是 （ ）A A、帶正電，逆時針、帶正電，逆時針B B、帶正電，順時針、帶正電，順時針C C、帶負電，逆時針、帶負電，逆時針D D、帶負電，順時針、帶負電，順時針D例例2、設(shè)在地面上方的真空室內(nèi)，存在勻強電場和勻強磁場。已知電場強度和磁感應(yīng)強度的方向相同。電場強度的大小E = 4.0v/m，磁感應(yīng)強度的大小B = 0.15T。今有一帶負電

8、的質(zhì)點以速度v =20m/s的速度在此區(qū)域內(nèi)垂直于場強的方向作勻速直線運動，求（1）此帶電質(zhì)點的比荷q/m；（2）磁場的方向。解（1）由于粒子在電場和磁場方向相同的復(fù)合場中作垂直于場強方向的運動，因此它受到的電場力和洛侖茲力的方向相垂直，這兩個力的合力必不等于零；但質(zhì)點作勻速直線運動，因此該質(zhì)點受合外力必為零。根據(jù)上面的論述可知，該質(zhì)點除了受電場力和洛侖茲力之外，一定還需考慮該質(zhì)點受的重力，且三力的合力為零。由此可知：mgqvBEq22)(代入題設(shè)數(shù)據(jù)可得： q/m = 2 c/kg（2）所以磁場方向與豎直方向的夾角為：EqqvBmgE/Btan = qvB/Eq = vB/E = 0.75

9、= 37o（注意：磁場的方向并不唯一，所有可能磁場的方向構(gòu)成了圓錐面）EqqvBmgE/B例例3：小球：小球m，電量，電量+q，與管壁摩擦系數(shù)，與管壁摩擦系數(shù)，小球靜止，小球靜止 釋放，分析小球的運動情況釋放，分析小球的運動情況若若Eqmg 小球靜止小球靜止若若Eqmg 勻加速勻加速mEqmga若若Eqmg 小球靜止小球靜止若若Eqmg 變加速變加速（1）加如圖電場）加如圖電場E，運動情況如何，運動情況如何（2）再加如圖磁場）再加如圖磁場B，運動情況如何，運動情況如何該題中粒子受到的力在二維空間內(nèi)該題中粒子受到的力在二維空間內(nèi)若若Eq mg/qB（3） v mg/qB 【練習(xí)】如圖11-5-1

10、1所示，質(zhì)量為m、帶電量為q的小球，在傾角為的光滑斜面上由靜止下滑，勻強磁場的感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向外，若帶電小球下滑后某時刻對斜面的作用力恰好為0，問：小球所帶電荷的性質(zhì)如何?此時小球的下滑速度和下滑位移各是多大? 【解析】對于小球為何會對斜面的壓力為0，通過受力分析即可獲得小球所受洛倫茲力垂直斜面向上，由小球沿斜面向下運動可知小球帶正電，而小球下滑的過程中速度增加，洛倫茲力增加，斜面支持力減小，當洛倫茲力大小等于重力垂直于斜面的分力時，支持力為0. 關(guān)鍵是小球沿斜面方向的受力是恒力. 壓力為0時有：mgcos=Bqv 可得v=mgcos /Bq 小于沿斜面向下的加速度為gsin且為勻加速，可由v=2as得：s=m2gcos2/(2B2q2sin) ；總結(jié)：總結(jié)：解決電荷在復(fù)合場中運動的基本思路解決電荷在復(fù)合場中運動的基本思路:1 1、正確的受力分析。除重力、彈力、摩擦力外，要、正確的受力分析。除重力、彈力、摩擦力外，要特別注意電場力和磁場力的分析。特別注意電場力和磁場力的分析。2 2、正確分析物體的運動狀態(tài)。找出物體的速度、位、正確分析物體的運動狀態(tài)。找出物體的速度、位置及其變化特點，分析運動過程。置及其變化特點，分析運動過程。3 3、恰當靈活地運用動力學(xué)三大方法解決問題