專題帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動

1、專題（二）帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動專題（二）帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動第三章 磁 場單位：新密二高單位：新密二高學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1 掌握帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動規(guī)律掌握帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動規(guī)律2 理解理解“電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)”與與“磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)”3 能熟練運(yùn)用力學(xué)知識、運(yùn)動學(xué)知識和數(shù)學(xué)能熟練運(yùn)用力學(xué)知識、運(yùn)動學(xué)知識和數(shù)學(xué)方法分析和解決有關(guān)帶電粒子在復(fù)合場方法分析和解決有關(guān)帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的綜合題中運(yùn)動的綜合題4 掌握解題方法，總結(jié)題型規(guī)律掌握解題方法，總結(jié)題型規(guī)律一、復(fù)合場一、復(fù)合場復(fù)合場是指電場、磁場和重力場并存，或其復(fù)合場是指電場、磁場和重力場并存，或其中某兩場并存、或分區(qū)域存在中某兩場

2、并存、或分區(qū)域存在專題導(dǎo)析專題導(dǎo)析EBv二、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的分類二、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的分類1 1、靜止或勻速直線運(yùn)動、靜止或勻速直線運(yùn)動 特點(diǎn)（重力、電場力、洛倫茲力）合力為零特點(diǎn)（重力、電場力、洛倫茲力）合力為零2 2、勻速圓周運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動 特點(diǎn)：特點(diǎn)：重力與電場力重力與電場力等大反向等大反向，帶電粒子在，帶電粒子在洛洛倫茲力倫茲力作用下，在垂直與磁場的平面內(nèi)做作用下，在垂直與磁場的平面內(nèi)做勻速圓勻速圓周運(yùn)動、周運(yùn)動、3 3、較復(fù)雜的曲線運(yùn)動、較復(fù)雜的曲線運(yùn)動 特點(diǎn)特點(diǎn): :合力大小方向均變化，且與初速不合力大小方向均變化，且與初速不共線，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動，其軌跡不

3、是圓共線，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動，其軌跡不是圓弧，也不是拋物線弧，也不是拋物線三、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的應(yīng)用實(shí)例三、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的應(yīng)用實(shí)例1、速度選擇器、速度選擇器2、磁流體發(fā)電機(jī)、磁流體發(fā)電機(jī)3、電磁流量計、電磁流量計四、四、“磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)”和和“電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)”的差別的差別實(shí)戰(zhàn)演練參考答案實(shí)戰(zhàn)演練參考答案1 ADFG； 2 負(fù)負(fù) 順時針順時針 3 C 勻強(qiáng)磁場應(yīng)垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場應(yīng)垂直紙面向里 帶正電帶正電qmgqBmv 4 mELqBL162122 例例1 C例例202vv 0vBE 004vdvdttt 總總例例3qmgE qBmvRhm2525 mqBLv4 分組討論分組

4、討論 相互學(xué)習(xí)相互學(xué)習(xí) 共同提高共同提高題型探究題型探究題型一：帶電粒子在復(fù)合場中的直線運(yùn)動問題題型一：帶電粒子在復(fù)合場中的直線運(yùn)動問題例例1：如圖所示，在：如圖所示，在xoy平面內(nèi)，勻強(qiáng)電場的方向沿平面內(nèi)，勻強(qiáng)電場的方向沿x 軸正方向，勻強(qiáng)磁場的方向垂直于軸正方向，勻強(qiáng)磁場的方向垂直于xoy平面向里，平面向里， 一電子在一電子在xoy平面內(nèi)運(yùn)動時，速度方向保持不變，平面內(nèi)運(yùn)動時，速度方向保持不變， 則電子的運(yùn)動方向沿（則電子的運(yùn)動方向沿（ ） A x軸正方向軸正方向 B x軸負(fù)方向軸負(fù)方向 C y軸正方向軸正方向 D y軸負(fù)方向軸負(fù)方向解析：速度方向不變，則合外力為解析：速度方向不變，則合外

5、力為 零由左手定則可判斷，運(yùn)動方向沿零由左手定則可判斷，運(yùn)動方向沿 y y軸正方向軸正方向題型二題型二 帶電粒子在分區(qū)域勻強(qiáng)電場、帶電粒子在分區(qū)域勻強(qiáng)電場、磁場中運(yùn)動的問題磁場中運(yùn)動的問題 如圖所示，勻強(qiáng)電場區(qū)域和運(yùn)強(qiáng)磁場區(qū)域如圖所示，勻強(qiáng)電場區(qū)域和運(yùn)強(qiáng)磁場區(qū)域是緊鄰的且寬度相等均為是緊鄰的且寬度相等均為d d，電場方向在紙，電場方向在紙平面內(nèi)豎直向下，而磁場方向垂直紙面向平面內(nèi)豎直向下，而磁場方向垂直紙面向里，一帶正電的粒子從里，一帶正電的粒子從o o點(diǎn)以速度點(diǎn)以速度v v0 0沿垂直沿垂直于電場方向進(jìn)入電場，從于電場方向進(jìn)入電場，從A A點(diǎn)出電場進(jìn)入磁點(diǎn)出電場進(jìn)入磁場，離開電場時粒子在電場

6、方向的偏轉(zhuǎn)位場，離開電場時粒子在電場方向的偏轉(zhuǎn)位移為電場寬度的一半，當(dāng)粒子從磁場右邊移為電場寬度的一半，當(dāng)粒子從磁場右邊界上界上C C點(diǎn)穿出時速度方向與進(jìn)入電場點(diǎn)穿出時速度方向與進(jìn)入電場O O點(diǎn)時點(diǎn)時的速度方向一致，已知的速度方向一致，已知d, vd, v0 0（帶電粒子重（帶電粒子重力不計）。力不計）。例例2求：求：(1)粒子從粒子從C點(diǎn)穿出磁場時的速度點(diǎn)穿出磁場時的速度V (2)電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值的比值 （3）粒子在電、磁場中運(yùn)動的總時間）粒子在電、磁場中運(yùn)動的總時間審題：多讀幾遍，注意重點(diǎn)詞句審題：多讀幾遍，注意重點(diǎn)詞句 挖掘隱含條件，吃透題意挖掘隱含條件

7、，吃透題意 可先看問題，帶著問題去可先看問題，帶著問題去 審題審題思路：誰，在哪個過程，滿足什么規(guī)律，做怎樣的運(yùn)動思路：誰，在哪個過程，滿足什么規(guī)律，做怎樣的運(yùn)動方法：受力分析，運(yùn)動分析，分段分析，整體分析相結(jié)合方法：受力分析，運(yùn)動分析，分段分析，整體分析相結(jié)合 物理規(guī)律，數(shù)學(xué)方法，運(yùn)動軌跡，幾何圖像物理規(guī)律，數(shù)學(xué)方法，運(yùn)動軌跡，幾何圖像規(guī)范：嚴(yán)格作圖，規(guī)范解答，思路流暢規(guī)范：嚴(yán)格作圖，規(guī)范解答，思路流暢解析：解析：（1）粒子在勻強(qiáng)電場中做）粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動類平拋運(yùn)動 水平方向：水平方向： 豎直方向：豎直方向：tvdx0 tvdy22y 得得：0vvy 到到A點(diǎn)速度點(diǎn)速度：02vv

8、 在勻強(qiáng)磁場中在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，速度大小不變做勻速圓周運(yùn)動，速度大小不變故：從故：從C點(diǎn)出磁場時速度為點(diǎn)出磁場時速度為02v（2）粒子出電場時速度方向與水平方向）粒子出電場時速度方向與水平方向045 qdmvEmvqEdtmqEvy200 得得在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，如右圖在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，如右圖由幾何關(guān)系得由幾何關(guān)系得d2 R又又Rvm2qvB 得得0vBE （3）粒子在電場中的時間：）粒子在電場中的時間：0vdt 0436045vdTt 粒子在磁場中的時間：粒子在磁場中的時間：004vdvdttt 總總總時間：總時間：題型三題型三 帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動帶電粒子在

9、復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動例例3 如圖，在水平地面上方有一范圍足夠大的互如圖，在水平地面上方有一范圍足夠大的互相相 正交的勻強(qiáng)電場和運(yùn)強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的正交的勻強(qiáng)電場和運(yùn)強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向水平并垂直紙面向里。，方向水平并垂直紙面向里。一質(zhì)量為一質(zhì)量為m，帶電荷量為，帶電荷量為q的帶正電微粒在此的帶正電微粒在此區(qū)域內(nèi)沿豎直平面（垂直區(qū)域內(nèi)沿豎直平面（垂直 于磁場方向的平面）做速于磁場方向的平面）做速 度大小為度大小為v的勻速圓周運(yùn)的勻速圓周運(yùn) 動，重力加速度為動，重力加速度為g.求：求：（1）此區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小和方向）此區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小和方向 （2）若某時刻微

10、粒在電場中運(yùn)動到）若某時刻微粒在電場中運(yùn)動到p點(diǎn)點(diǎn) 時，速度與水平方向夾角為時，速度與水平方向夾角為60度，且已知度，且已知p點(diǎn)與水平地面之間的距離等于其做圓周運(yùn)動的點(diǎn)與水平地面之間的距離等于其做圓周運(yùn)動的半徑。求該微粒運(yùn)動到最高點(diǎn)時與水平地面之半徑。求該微粒運(yùn)動到最高點(diǎn)時與水平地面之間的距離。間的距離。解析解析（1）由于帶電微粒在電場、磁場和重力場共存區(qū)域由于帶電微粒在電場、磁場和重力場共存區(qū)域 沿豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，表明帶電粒子所受沿豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，表明帶電粒子所受 的電場力和重力等大反向的電場力和重力等大反向，因此電場強(qiáng)度方向豎，因此電場強(qiáng)度方向豎 直向上直向上設(shè)電場強(qiáng)度為設(shè)電場強(qiáng)度為E，則有，則有qEmg qmgE qBmvRRmvqvB 得得2即即（2）設(shè)帶電微粒做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑為）設(shè)帶電微粒做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑為R據(jù)據(jù)牛頓第二定律和洛倫茲力公式牛頓第二定律和洛倫茲力公式有有qBmvRhm2525 得得vqBvqEvvv審審 題題RvmqBv2帶電粒子沿電場線進(jìn)帶電粒子沿電場線進(jìn)入電場入電場勻變速直線運(yùn)動勻變速直線運(yùn)動帶電粒子垂直進(jìn)入磁帶電粒子垂直進(jìn)入磁場場勻速圓周運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動maqE解：粒子運(yùn)動路線如圖所示，似拱門形狀。有：解：粒子運(yùn)動路線如圖所