8.11带电粒子在符合场中与运动-副本.docVIP

戴氏教育蜀汉路校区 高三物理 教师：陈老师 时间：2012-8-11 带电粒子在复合场中的运动 一、知识梳理： 1、复合场包括重力场、电场、磁场。 在重力场中的运动：常为自由落体运动或平抛运动 在电场中的运动模型： 点电荷形成的电场中的匀速圆周运动：k=m 匀加速与匀减速运动：这两种运动具有对称性与可逆性 类平抛运动 在匀强磁场中做匀速圆周运动：（） ⑴qvB=m ⑵ r= ⑶T= ⑷ t= 2、复合场有哪几种组合形式： （1）组合场：由两种或多种单场组合而成的空间，其特点是在同一空间同一时刻只存在一种场。 这类习题的解题关键是对组合场进行单场划分，并画出其运动轨迹，再利用单场模型的结论求解。带电粒子的每一段运动较为清晰易辨,往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度,具有承上启下的作用． （2）叠加场：有两种或多种场单场复合而成，一般利用动能定理、平衡条件、牛顿第二定律等求解 ①带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动:必然是电场力和重力平衡，而洛伦兹力充当向心力. ②带电微粒在三个场共同作用下做直线运动:重力和电场力是恒力，它们的合力也是恒力。 a、当带电微粒的速度平行于磁场时，不受洛伦兹力，因此可能做匀速运动也可能做匀变速运动； b、当带电微粒的速度垂直于磁场时，一定做匀速运动。 ③较复杂的曲线运动 当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时，粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理． 例题1、质谱仪的原理图如图甲所示。带负电粒子从静止开始经过电势差为的电场加速后，从G点垂直于MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为上边界方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为，带电粒子经偏转磁场后，最终到达照片底片上的H点，测得G、H间的距离为，粒子的重力可忽略不计。设粒子的电荷量为，质量为，试证明该粒子的比荷为： 解析：在电场中粒子加速，根据动能定理得： 解得 在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力 例题2、在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求(1)M、N两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r； (3)粒子从M点运动到P点的总时间t． 例题3：如图，相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置，s1、s2分别为M、N板上的小孔，s1、s2、O三点共线，它们的连线垂直M、N，且s2O=R.以O为圆心,R为半径的圆形区域内存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场。D为收集板，收集板上各点到O点的距离以及两端点A和C的距离都为2R，板两端点的连线AC垂直M、N板。，质量为m带电量为+q的粒子，经s1进入M、N间的电场后，通过s2进入磁场，粒子在s1 处的速度和粒子所受的重力均不计。 当M、N间的电压为Ux时，求粒子进入磁场的速度vx 要使粒子恰好打在收集板D板的中点，求粒子从s1开始运动到D板的中点上经历的时间 (3)要使粒子能够打在收集板D上，求M、N间所加电压的范围 拓展： 当M、N间所加电压为U,要使粒子能够打在收集板D上，求磁感应强度B的范围 例题4、匀强电场场强，方向水平向左，匀强磁场的磁感应强度，方向垂直纸面向里，质量的带正电小物体A，从点沿绝缘粗糙的竖直墙壁无初速下滑，它滑行到点时脱离墙壁做曲线运动，在通过点瞬时A受力平衡，此时其速度与水平方向成角，设点与点的高度差为。取10。试求： (1)沿墙壁下滑时，克服摩擦力做的功W克是多少？ (2)点与点的水平距离是多少？ 例题5、如图在两水平放置的平行金属板之间有向上的匀强电场，电场强度为E。在两板之间及右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度均为B。有两个带电粒子、（不计重力，不计粒子间的作用力），在同一竖直平面内以水平速度进入平行板，恰好都做匀速直线运动，射入点相距，（其中e为元电荷电量，m为质子质量）。要使两粒子在离开平行板后能相遇，则两粒子射入平行板的时间差△t=? 解：如图 、能匀速通过平行板，则 速度相等 通过平行板的时间相同 离开平行板均做匀速圆周运动，轨迹如图 得 必相遇在A点△O1O2A为等边三解形 ∴∠1=120° ∠2=60° 又∵T= 例题6、如图所示，在地面附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场。磁感应强度为Bm、带电量