带电粒子在复合场场中的运动

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,带电粒子,在复合场中的运动,一、复合场,1.组合场与复合场,（1）组合场：电场、磁场等各位于不同的区域内，或几种场在同一区域交替出现。,（2）复合场：电场、磁场、重力场在同意区域共存，或某两种场共存。,回顾：,带电粒子在复合场中运动的应 用实例,回顾：,带电粒子在复合场中运动的应 用实例,回顾：,带电粒子在复合场中运动的应 用实例,回顾：,带电粒子在复合场中运动的应 用实例,小结：,思考与讨论：,一区域有电场、磁场、重力场共存，其间一带电粒子（考虑重力）能做匀加速直线运动吗?,例1.如图所示,在水平地面上方有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域.磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.一质量为m、带电荷量为q的带正电微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做速度大小为v的匀速圆周运动,重力加速度为g.,(1)求此区域内电场强度的大小和方向.,(2)若某时刻微粒在场中运动到P点时,速度与水平方向的,夹角为60,且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周,运动的半径.求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离.,(3)当带电微粒运动至最高点时,将电场强度的大小变为原来的1/2(方向不变,且不计电场变化对原磁场的影响),且带电微粒能落至地面,求带电微粒落至地面时的速度大小.,(1)由于带电微粒可以在电场、磁场和重力场共存的区域内沿竖 直平面做匀速圆周运动,表明带电微粒所受的电场力和重力大小相等、方向相反,因此电场强度的方向竖直向上.,设电场强度为E,则有mg=qE 即E=mg/q.,(2)设带电微粒做匀速圆周运动的轨道半径为R,有 解得,由几何关系可知,该微粒运动至,最高点时与水平地面间的距离,(3)设带电微粒落地时的速度大小为v1,根据动能定理有,【解析】,例2.如图所示，匀强电场场强E=4 V/m，方向水平向左。匀强磁场的磁感应强度B=2 T，方向垂直纸面向里。质量m=1 kg的带正电小物体A，从M点沿绝缘粗糙的竖直墙壁无初速度下滑，它滑行h=0.8 m到N点时脱离墙壁做曲线运动，在通过P点瞬时A受力平衡，此时其速度与水平方向成45角，且P点与M点的高度差为H=1.6 m，g取10 m/s2.,试求：,（1）A沿墙壁下滑时，克服摩擦力,做的功Wf是多少？,（2）P点与M点的水平距离s是多少？,【解析】,（1）小物体A在N点有,F,N,=0，qv,N,B=qE，v,N,=E/B,对小物体A从M到N的运动应用动能定理得,（2）根据小物体A通过P点的瞬时受力分析，,对小物体A从N到P的运动应用动能定理得,故,s=0.6 m,可用能量守恒或动能定理求解,1.有一个带电量为+q、重为G的小球,从两竖直的带电平行板上方h处自由落下,两极板间另有匀强磁场,磁感应强度为B,方向如图所示,则带电小球通过有电场和磁场的空间时,下列说法正确的是(),A.一定做曲线运动,B.不可能做曲线运动,C.有可能做匀加速运动,D.有可能做匀速运动,练习：,【解析】,选A.,由于小球的速度变化时,重力和电场力不变，洛伦兹力会变化,而洛伦兹力的方向与运动方向垂直，将改变小球的运动方向，小球不可能做匀速或匀加速运动,A正确,B、C、D错.,2.（2011泉州模拟）一重力不计的带电粒子以初速度v,0,（v,0,W,2,C.,一定是,W,1,W,2,，也可能是,W,1,W,2,【解析】,选B.,由v,0,E/B知qv,0,BW,2,，B正确.,3.在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内(不计重力),电子可能沿水平方向向右做直线运动的是(),【解析】,选C.,若电子水平向右运动,在A图中电场力水平向左,洛伦兹力竖直向下,故不可能;在B图中,电场力水平向左,洛伦兹力竖直向上,故电子不可能水平向右做直线运动;在C图中电场力竖直向上,洛伦兹力竖直向下,当二者大小相等时,电子向右做匀速直线运动;在D图中电场力竖直向上,洛伦兹力竖直向上,故电子不可能做水平向右的直线运动,因此只有选项C正确.,4.如图所示,空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场.一带电粒子在电场力和洛伦兹力共同作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C为运动的最低点,不计重力,则(),A.该粒子必带负电荷,B.A、B两点位于同一高度,C.粒子到达C点时的速度最小,D.粒子到达B点后,将沿原曲线返回A点,【解析】,选B.,在不计重力情况下,粒子从A点由静止开始向下运动,说明粒子受向下的电场力,带正电,选项A错误.整个过程中只有电场力做功,而A、B两点粒子速度都为零,所以A、B在同一等势面上,选项B正确.运动到C点时粒子在电场力方向上发生的位移最大,电场力做功最多,粒子速度最大,选项C错误.粒子从B点向下运动时受向右的洛伦兹力,将向右偏,故选项D错.,总结：带电粒子在复合场中运动的分类,1.磁场力、重力并存,若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动.,若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因F洛 不做功，故机械能守恒，由此可求解问题.,2.电场力、磁场力并存（不计重力的微观粒子）,若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动.,若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体做复杂的曲线运动，因F洛不做功，可用动能定理求解问题.,3.电场力、磁场力、重力并存（不仅仅是三场并存）,若三力平衡，一定做匀速直线运动.,若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动.,若合力不为零且与速度方向不垂直，做复杂的曲线运动，因F洛不做功，可用能量守恒或动能定理求解问题.,研读指导：全解,P141 例1,P156 例17,P156 例18,P157 例20,P160 例3,P161 例7,再见！,