带电粒子在复合场中的运动示例-人教版.ppt

我们这里所说的复合场是指电场、磁场及重力场三者中有两个或两个以上同时存在于带电粒子运动的区域。具体的还可以分为两种情况： ①带电粒子依次通过存在电场、磁场、重力场的区域； ②带电粒子通过某个电场、磁场、重力场重叠的区域。 * 带电粒子在复合场中的运动 涟钢中学物理组　　李　帅 【例题一】质量为m、带电量为-q的小物块A沿水平面在磁感应强度为B，方向垂直纸面向内的匀强磁场中运动；某一时刻物块速度为v。设物块与水平面间滑动摩擦系数为μ，则物块A从速度v。变为静止需要多少时间？  D.以上三种情况都有可能。 【解答】物块A受到重力mg、洛伦兹力F、摩擦力f、支持力N,应用牛顿第二定律： 【例2】如下图，在某一空间从左至右存在着匀强电场E、垂直于纸面向外宽度为L的匀强磁场B1、垂直于纸面向内的匀强磁场B2，磁感应强度B1＝B2＝B，场的边界相互平行；带电粒子质量为m、带电量为q、从电场中某一点由静止开始运动，经匀强电场加速后先后通过匀强磁场B1和B2然后回到匀强电场。不计重力，试求当带电粒子从电场中何处开始运动时才能恰好回到出发点。 【解答】带电粒子运动轨迹如下图；在电场E中 在磁场中 【例题三】右图是磁流体发电机的原理图，两金属板互相平行相距为d，板间有磁感应强度为B的匀强磁场，速度为v的正负离子流沿两板的中心线射入；求该装置所能产生的电动势。 【解答】在洛伦兹力作用下正离子打在下极板，负离子打到上极板，使金属板中间的电场强度越来越大，直到金属板之间形成的电场对离子的电场力与洛仑兹力平衡，正负离子沿直线通过；这时电场强度才不再增加，两金属板之间的电势差达到最大： 【例4】如图，初速度为零的离子经过电势差为U的电场加速后水平射出，经过一段路程后沿中心线进入水平放置的两平行金属板MN和PQ之间;已知两极板相距2d、极板长为L、极板左端与磁场左边界相距为S。离子所经空间存在磁感应强度为B的匀强磁场，不考虑重力，问粒子的荷质比在什麽范围内，离子才能打在金属板上。 【解答】在加速电场中 在匀强磁场中,如果离子从M点射出 如果离子从N点射出 ,同理 因此,要使粒子能达到极板MN必 【例题五】一电子从M孔水平射入垂直纸面的匀强磁场区域经P孔进入水平匀强电场，最后到达N孔，已知OM＝ON＝OP＝R，电子电量为e、质量为m，入射速度为v.①求电场强度的大小；②粗略画出电子运动轨迹，说明他们是什么图线；③确定电子到达N孔时的速度。 【解答】在匀强磁场中，粒子作匀速圆周运动 在匀强电场中，粒子作类平抛运动，轨迹是抛物线 【例6】在相距d=0.02m的两平行金属板间加上600v的电压，在N板附近有一粒质量m=0.001g、带负电q=-3×10-6C的粒子，无初速度的经电场加速后从P点进入匀强磁场，偏转后粒子打到Q点，已知PQ＝0.4m，不计重力； 求①匀强磁场的磁感应强度；②带电粒子从N至Q总历时多少。 【解答】①带电粒子在电场中被加速 进入磁场后作匀速圆周运动： ②运动经历的时间 【例题七】设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，已知一离子在电场力和洛伦兹力作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零。C点是运动的最低点，不计重力，以下说法中正确的是： A.这离子必带正电荷； B.A点和B点位于同一高度； C.粒子在C点时速度最大； D.粒子到达B点后，将沿原曲线返回A点。 ①离子从A由静止开始沿ACB运动，受电场力和洛伦兹力作用，合力指向ACB内侧，所受的洛伦兹力也只能指向ACB内侧，所以由左手定则判断离子应带正电。A对。 ②离子运动过程中只有电场力做功，动能与电势能相互转换，系统能量守恒；A、B两点速度同为零，动能增量为零，所以电势能也必定相同，即A、B应在同一等势面上，高度相同。 B对 ③离子从A到C，电场力做正功，电势能减少最多，动能增加最多，所以C点速度最大。C对 ④如右图，粒子运动到达B点后情况与从A点开始运动时相同，所以离子应继续向右作曲线运动，轨迹与ACB对称，不可能沿BCA返回A点。 D错 【例题八】在一足够长的水平绝缘板上面有一静止的带电物体，其质量m=1g、带电量q=0.0004C。物体与板间的摩擦系数μ＝0.25。现把m与板一起置于有匀强电场E=10N/C和匀强磁场B=60T的空间，两个场的方向如图所示。求物体沿平板运动的最大速度和最大加速度各是多少？（木板固定，取g=10m/s2)。 【解答】物体沿平板运动时受到重力mg、支持力N、电场力Fd、洛伦兹力fb、摩擦力f，所以： ①当v=0时（刚开始时）a最大 ②当a=0时v最大 【例题九】在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为θ足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强度为B，方向