帶電粒子在組合場中的運動課件

帶電粒子在組合場中的運動年級：高中三年級（下）學(xué)科：物理學(xué)習(xí)目標1、掌握電磁場和重力場中的力的特點與功能關(guān)系2、學(xué)會通過組合場節(jié)點解決具體問題的方法1、什么是組合場一、模型構(gòu)建靜電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊，或在同一區(qū)域，靜電場、磁場分時間段交替出現(xiàn)。由于基本粒子通常不考慮重力，所以本節(jié)課中的組合場僅限于電場和磁場的組合2、分析思路一、模型構(gòu)建(2)畫運動軌跡：

根據(jù)受力分析和運動分析，大致畫出粒子的運動軌跡圖，有利于形象、直觀地解決問題。(1)劃分過程：

將粒子運動的過程劃分為幾個不同的階段，對不同的階段選取不同的規(guī)律處理。(3)找關(guān)鍵：

確定帶電粒子在場區(qū)邊界的速度(包括大小和方向)是解決該類問題的關(guān)鍵。2、分析思路一、模型構(gòu)建帶點粒子在分離的電場、磁場中運動電場中勻變速直線運動方法牛頓運動定律+運動學(xué)公式動能定理類平拋運動方法常規(guī)分解法特殊分解法功能關(guān)系磁場中勻速圓周運動圓周運動公式+牛頓運動定律+幾何知識受力分析，找到合力，確定運動參量受力分析，確定研究過程，找到做功的力，確定初末動能初速度水平，以水平方向和豎直方向建立直角坐標系以初速度方向和垂直初速度方向建立直角坐標系動能定理和能量守恒

偏轉(zhuǎn)條件示意圖受力情況運動情況運動軌跡電偏轉(zhuǎn)帶電粒子以v⊥E進入勻強電場

只受恒定的靜電力類平拋運動拋物線磁偏轉(zhuǎn)帶電粒子以v⊥B進入勻強磁場

只受大小恒定的洛倫茲力勻速圓周運動圓弧3、常見的基本運動形式一、模型構(gòu)建

示意圖物理規(guī)律基本公式做功情況電偏轉(zhuǎn)類平拋運動規(guī)律、牛頓第二定律

靜電力既改變速度方向，也改變速度大小，對電荷做功磁偏轉(zhuǎn)牛頓第二定律、向心力公式

洛倫茲力只改變速度方向，不改變速度大小，對電荷永不做功3、常見的基本運動形式一、模型構(gòu)建二、學(xué)以致用例題1如圖，從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子，由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運動，自M點垂直于磁場邊界射入勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁場左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場的速度大小為v1，并在磁場邊界的N點射出；乙種離子在MN的中點射出；MN長為L。不計重力影響和離子間的相互作用。求：(1)磁場的磁感應(yīng)強度大小；(2)甲、乙兩種離子的比荷之比。二、學(xué)以致用例題1如圖，從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子，由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運動，自M點垂直于磁場邊界射入勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁場左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場的速度大小為v1，并在磁場邊界的N點射出；乙種離子在MN的中點射出；MN長為L。不計重力影響和離子間的相互作用。求：(1)磁場的磁感應(yīng)強度大??；(2)甲、乙兩種離子的比荷之比。vxxxxxxxxxxxxxxxxxxv負電荷

vv

二、學(xué)以致用例題1如圖，從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子，由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運動，自M點垂直于磁場邊界射入勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁場左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場的速度大小為v1，并在磁場邊界的N點射出；乙種離子在MN的中點射出；MN長為L。不計重力影響和離子間的相互作用。求：(1)磁場的磁感應(yīng)強度大??；(2)甲、乙兩種離子的比荷之比。二、學(xué)以致用例題2一足夠長的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強電場和勻強磁場，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場的上、下兩側(cè)為電場區(qū)域，寬度均為L′，電場強度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點沿y軸正方向射入電場，經(jīng)過一段時間后恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出。不計重力。

(1)定性畫出該粒子在電磁場中運動的軌跡；(2)求該粒子從M點射入時速度的大小；(3)若該粒子進入磁場時的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷

及其從M點運動到N點的時間。二、學(xué)以致用1、劃分過程思路分析電場磁場二、學(xué)以致用1、劃分過程思路分析2、畫出運動軌跡類平拋運動勻速圓周運動恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出對稱性二、學(xué)以致用1、劃分過程思路分析2、畫出運動軌跡恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出對稱性vv

v電偏轉(zhuǎn)：類平拋運動的末速度磁偏轉(zhuǎn)：圓周運動的線速度二、學(xué)以致用1、劃分過程思路分析2、畫出運動軌跡恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出對稱性v電偏轉(zhuǎn)：類平拋運動的末速度磁偏轉(zhuǎn)：圓周運動的線速度二、學(xué)以致用例題2一足夠長的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強電場和勻強磁場，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場的上、下兩側(cè)為電場區(qū)域，寬度均為L′，電場強度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點沿y軸正方向射入電場，經(jīng)過一段時間后恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出。不計重力。

(1)定性畫出該粒子在電磁場中運動的軌跡；(2)求該粒子從M點射入時速度的大小；(3)若該粒子進入磁場時的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷及其從M點運動到N點的時間。二、學(xué)以致用例題2一足夠長的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強電場和勻強磁場，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場的上、下兩側(cè)為電場區(qū)域，寬度均為L′，電場強度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點沿y軸正方向射入電場，經(jīng)過一段時間后恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出。不計重力。

(1)定性畫出該粒子在電磁場中運動的軌跡；(2)求該粒子從M點射入時速度的大?。?3)若該粒子進入磁場時的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷及其從M點運動到N點的時間。由磁場中的幾何關(guān)系2Rcosθ=l

由電場中的類平拋關(guān)系l′=votvcosθ=at

二、學(xué)以致用例題2一足夠長的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強電場和勻強磁場，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場的上、下兩側(cè)為電場區(qū)域，寬度均為L′，電場強度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點沿y軸正方向射入電場，經(jīng)過一段時間后恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出。不計重力。

(1)定性畫出該粒子在電磁場中運動的軌跡；(2)求該粒子從M點射入時速度的大??；(3)若該粒子進入磁場時的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷及其從M點運動到N點的時間。由磁場中的幾何關(guān)系2Rcosθ=l

由電場中的類平拋關(guān)系l′=votvcosθ=at

二、學(xué)以致用例題2一足夠長的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強電場和勻強磁場，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場的上、下兩側(cè)為電場區(qū)域，寬度均為L′，電場強度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點沿y軸正方向射入電場，經(jīng)過一段時間后恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出。不計重力。

(1)定性畫出該粒子在電磁場中運動的軌跡；(2)求該粒子從M點射入時速度的大??；(3)若該粒子進入磁場時的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷及其從M點運動到N點的時間。

vsin

θ=v0

θ=二、學(xué)以致用例題2一足夠長的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強電場和勻強磁場，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場的上、下兩側(cè)為電場區(qū)域，寬度均為L′，電場強度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點沿y軸正方向射入電場，經(jīng)過一段時間后恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出。不計重力。

(1)定性畫出該粒子在電磁場中運動的軌跡；(2)求該粒子從M點射入時速度的大??；(3)若該粒子進入磁場時的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為π/6，求該粒子的比荷及其從M點運動到N點的時間。

二、學(xué)以致用例題2一足夠長的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強電場和勻強磁場，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為L，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向垂直于xOy平面；磁場的上、下兩側(cè)為電場區(qū)域，寬度均為L′，電場強度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點