带电微粒和带电体在复合场中的运动问题.pptVIP

带电微粒及带电体在复合场中的运动问题 河北省景县中学 ——张书州 解决问题的要点 1.对带电微粒或带电体正确的受力分析; 2.在运动过程中,带电微粒及带电体受力变化的判断(在这类问题中,物体速度的变化是引起洛伦兹力变化的原因,而洛伦兹力的变化又导致物体所受其它力的变化,如弹力、摩擦力等等); 3.要特别注意洛伦兹力做功的特点及其在解题中的特殊意义; 4.要灵活选择处理问题的方法,常用的有: (1)动力学观点; (2)动量观点; (3)能量观点. 例题1.如图所示，在互相垂直的水平方向的匀强电场（E已知）和匀强磁场（B已知）中，有一固定的竖直绝缘杆，杆上套一个质量为m、电量为+q的小球，它们之间的摩擦因数为μ，现由静止 在解答该类问题时,要注意将物理的运动划分为几个运动阶段分别讨论,讨论中要注意抓物体运动的特殊状态. 解析:(1)刚释放时:物体受重力、电场力、杆的支持力及摩擦力作用, 随物体运动速度的增大,洛伦兹力增大,支持力F和摩擦力f减小,物体所受合外力增大,运动加速度增大.当支持力减小为零,摩擦力减小为零时,合外力达最大,此时加速度也达最大.根据牛顿第二定律得:am=g 例题2:如图所示,水平虚线上方有场强为E1的匀强电场,方向竖直向下,虚线下方有场强为E2的匀强电场,方向水平向右;在虚线上、下方均有磁感应强度相同的匀强磁场,方向垂直纸面向外,ab是一长为L的绝缘细杆,竖直位于虚线上方,b端恰在虚线上,将一套在杆上的带电小环从a端由静止开始释放,小环先加速而后匀速到达b端,环与杆之间的动摩擦因数μ＝0.3,小环的重力不计,当环脱离杆后在虚线下方沿原方向做匀速直线运动，求： 解析:（1）在虚线上方，球受电场力、洛伦兹力、摩擦力作用，环最后做匀速运动，摩擦力与电场力平衡 f =μN =μBqv = fE = qE1 ① 在虚线下方环仍作做匀速运动，此时电场力与洛伦兹力平 衡:Bvq＝qE2 ② 联立以上两式得 =μ=0.3 ③ （2）在虚线上方电场力做功EE=qE1L ④ 摩擦力做功Wf=WE－ mv2 ⑤ 在虚线下方，撤去电场后小环做匀速圆周运动Bvq= …………………………⑥ ①、⑥联立得 mv2= ⑦ {答案： } 例题3:如图所示,匀强电场的场强有 ,方向水平向左,匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向垂直纸面向里,一个质量m=1g,带正电的小物块A从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速下滑,当它滑行h=0.8m到N点时就离开壁做曲线运动.当A运动到P点时,恰好处于平衡状态,此时速度方向与水平方向成450角,设P与M的高度差H=1.6m,求(1)A沿壁下滑时摩擦力做的功;(2)P与M的水平距离(g取10m/s2). 这一阶段摩擦力做功,且摩擦力是变力,属于变力做功,以后离开壁后无摩擦力,所以只要求这一阶段就可以了,用能量观点处理.设摩擦做功为Wf,到N点速度为V1,重力做功 第三过程（过P点后）是匀速直线运动,受力分析如图所示,列平衡方程： 例题4:如图所示,在竖直平面内X轴下方有磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场,电场强度为E.一个带电小球从Y轴上P(0,h)点以初速度V0竖直向下抛出,小球穿过X轴后恰好做匀速圆周运动,重力加速度为g,求(小球质量和电量未知) 解:(1)设小球刚刚进入复合场时的速度为V1,根据匀变速直线运动的规律可得:V1=(V02+2gh)1/2 例题5:如图所示,在地面附近,坐标系XOY在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在X0的空间还有沿X轴负方向的匀强电场,场强大小为E,一个带正电的油滴经图中X轴上的M点,沿着与水平方向成300角的方向斜向下做直线运动,进入X0的区域,要使油滴进入X0区域后能在竖直平面内做匀速圆周运动,需在X0的区域内加一个匀强电场.若带电油滴做圆周运动时通过X轴上的N点,且MO=ON,求: (1)油滴运动速率; (2)在X0空间内所加电场的场强大小和方向; (3)油滴从X轴上的M点开始到达X轴上的N点所用的时间. 解:(1)带电油滴在X0区域内做直线运动时,受力情况如图所示.由于重力及电场力均为恒力,所以洛伦兹力定为恒力,且三力平衡. 由物体的平衡条件可得:V=2E/B ① (2)带电油滴在X0区域内运动时有:mg=qEcot300　　　② 油滴进入X0区域后做匀速圆周运动,必有mg=E`q 解上述两式可得: 方向向上. 例题6:如图所示,在空间存在着水平方向的匀强磁场和竖直