专题三带电粒子在电磁场中的运动.ppt

2012二轮专题 专题三　带电粒子在电、磁场中的运动 带电粒子在复合场中的运动问题更要引起重视.此外，在选择题中也可能会出现带电粒子在电场、磁场中的运动轨迹分析题，旨在考查电场、磁场的描述，考查力与运动、能量等各方面的知识，同样要引起重视.预计总分值仍在18分到24分之间. 　2.解决带电粒子在电、磁场中的运动要注意如下几点： (1)带电粒子在电、磁场中的运动问题其本质是力学问题.带电粒子在电场、磁场或在重力场等共存的复合场中的运动，其受力情况和运动情况都比较复杂，但其本质是力学问题，应按力学的基本思路，运用力学的基本规律研究和解决此类问题. 常用的解题方法 ①动力学观点：包括牛顿定律和运动学规律 ②能量观点：包括动能定理和能量守恒定律 ③动量观点：包括动量定理和动量守恒定律 (2)分析带电粒子在复合场中的受力时，要注意各力的特点. ①电场力和洛伦兹力的不同特点： a.在电场中的带电粒子，不论其是否运动，都会受到电场力的作用；而在磁场中，带电粒子运动速度不为零且运动方向与磁场方向不平行时才会受到磁场力的作用. b.在匀强电场中，带电粒子所受的电场力F＝Eq与带电粒子运动的速度大小、方向均无关；在匀强磁场中，带电粒子所受的磁场力f＝qvB的大小和方向与带电粒子运动的速度大小、方向均有关，当速度方向与磁场方向平行时不受磁场力作用. c.带电粒子在电场中所受的电场力方向与电场强度的方向在一直线上，或相同(带正电时)或相反(带负电时)；运动的带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力的方向既与运动速度方向垂直，又与磁场方向垂直. d.带电粒子在电场中所受的电场力可以改变带电粒子运动速度的大小、方向；带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力只能改变带电粒子运动速度的方向，不能改变其大小.则电场力可以对带电粒子做功，改变其动能；洛伦兹力不能对带电粒子做功，不能改变其动能. ②明确是否要考虑重力. 通常情况下，如电子、质子、α粒子等微观粒子在组合场或复合场中受重力远小于电场力或洛伦兹力，因而重力在无特别说明的情况下可忽略不计；若研究的是带电小球、尘埃、液滴、油滴等时一般要考虑重力；如果题目中无特别说明不计重力，但给出了具体数据，则可通过计算比较来确定是否需要考虑重力；有时还可以结合粒子的运动状态和电场力、洛伦兹力的方向来判断是否需要考虑重力. 知识点一：电场的描述 常见电场中场强、电势、电势差、电场力做功的情况 20．如图，真空中有一个边长为L的正方体，正方体的两个顶点M、N处分别放置一对电荷量都为q的正、负点电荷．图中的a、b、c、d是其它的四个顶点，k为静电力常量，下列表述正确是 A. M、N点电荷间的库仑力大小为 B. c、d两点电势相等 C. a、b两点电场强度大小相等 D. a点电势高于b点电势 如右图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线.两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等.现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示.点a、b、c为实线与虚线的交点，已知O点电势高于c点.若不计重力，则(　　) A.M带负电荷，N带正电荷 B.N在a点的速度与M在c点的速度大小相同 C.N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功 D.M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零 【解析】 本题考查带电粒子在电场中的运动.图中的虚线为等势线，所以M从O点到b点的过程中电场力对粒子做功等于零，D正确.根据M、N粒子的运动轨迹可知N受到的电场力向上，M受到的电场力向下，电荷的正负不清楚但为异种电荷，A错；O到a的电势差等于O到c的电势差，而且电荷和质量大小相等，电场力都做的是正功，根据动能定理得a与c两点的速度大小相同，但方向不同，B对. 答案 BD 【规律总结】 此类题型一般考查带电粒子在电场中仅受电场力作用下的运动情况，研究其在运动过程中加速度、动能、电势能等物理量的变化情况，常为定性分析题. 带电粒子在电场中的运动轨迹分析涉及曲线运动、电场线分布、电场力做功与电势能变化等知识. 1.由曲线运动的条件可知，物体做曲线运动所受的合外力，应指向轨迹凹的一侧. 2.电场线分布密的地方，电场强度大；沿着电场线方向，电势逐渐降低. 3.等势面分布密的地方，电场强度大；电场线与等势面垂直，从电势高的等势面指向电势低的等势面. 4.只有电场力做功时，动能与电势能相互转化：电场力做正功，动能增大，电势能减小；电场力做负功，动能减小，电势能增大. 如图所示，带箭头的线段表示某一电场的电场线，在电场力作用下一带电粒子（不计重力）经过A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，则（ ） A．粒子带正电 B．粒子在B点加速度较大 C．粒子在B点动能较大