人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 习题课 带电粒子在复合场中的运动.ppt

审题突破读取题干获取信息在点A(0,3)以初速度v0=120m/s平行x轴正方向射入电场区域微粒在电场中做类平抛运动从电场进入磁场,又从磁场进入电场,并且先后只通过x轴上的点P(6,0)和点Q(8,0)各一次在电场中从A到P做类平抛运动,在磁场中从P到Q做匀速圆周运动考题点睛考点考向点睛带电粒子在组合场中的运动模型:电偏转和磁偏转规律:电场中的电偏转是类平抛运动;磁场中的磁偏转是匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力方法:电场中的运动需对相应的物理量进行分解,磁场中的运动由牛顿第二定律列方程结合圆周运动的知识解决问题规律总结“五步”突破带电粒子在组合场中的运动问题针对训练1如图所示,在x轴上方有垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B;在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度为E。一质量为m、电荷量为-q的粒子从坐标原点沿着y轴正方向射出,射出之后,第三次到达x轴时,它与点O的距离为L,求此粒子射出时的速度大小v和第三次到达x轴时运动的总路程s(重力不计)。解析粒子在磁场中的运动为匀速圆周运动,在电场中的运动为匀变速直线运动,画出粒子运动的过程草图如图所示。根据这张图可知粒子在磁场中运动半个周期后第一次通过x轴进入电场,做匀减速运动至速度为零,再反方向做匀加速直线运动,以原来的速度大小反方向进入磁场,即第二次通过x轴,接着粒子在磁场中做圆周运动,半个周期后第三次通过x轴。探究二带电粒子在叠加场中的运动情境探究速度选择器也称为滤速器,其原理图如图所示。K为电子枪,由枪中沿KA方向射出的电子,速率大小不一。当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后,只有一定速率的电子能沿直线前进,并通过小孔S。设产生匀强电场的平行板间的电压为300V,间距为5cm,垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06T,问:(1)磁场的指向向里还是向外?(2)速度为多大的电子才能通过小孔S?要点提示(1)由题图可知,平行板产生的电场强度E方向向下,带负电的电子受到的静电力FE=eE,方向向上。若没有磁场,电子束将向上偏转,为了使电子能够穿过小孔S,所加的磁场施于电子束的洛伦兹力必须是向下的。根据左手定则分析得出,B的方向垂直于纸面向里。(2)电子受到的洛伦兹力为FB=evB,它的大小与电子速度大小v有关,只有那些速度大小刚好使得洛伦兹力与电场力相平衡的电子,才可沿直线KA通过小孔S。据题意,能够通过小孔的电子,其速度大小满足evB=eE,解得v=,又因为E=,所以,将U=300V,B=0.06T,d=0.05m代入上式,得v=1×105m/s,即只有速度大小为1×105m/s的电子才可以通过小孔S。知识归纳1.叠加场“叠加场”是指在某区域同时存在电场和磁场,同时存在磁场和重力场,同时存在电场和重力场,同时存在电场、磁场和重力场的情况,也叫“复合场”。2.基本思路(1)弄清叠加场的组成。(2)进行受力分析。(3)确定带电粒子的运动状态,注意运动情况和受力情况的结合。(4)画出粒子运动轨迹,灵活选择不同的运动规律。①当做匀速直线运动时,根据受力平衡列方程求解。②当做匀速圆周运动时,一定是电场力和重力平衡,洛伦兹力提供向心力,应用平衡条件和牛顿运动定律分别列方程求解。③当带电粒子做复杂曲线运动时,一般用动能定理或能量守恒定律求解。应用体验典例2(多选)一个带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动,重力不可忽略,已知圆的半径为r,电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B,重力加速度为g,则()A.该微粒带正电B.带电微粒沿逆时针旋转C.带电微粒沿顺时针旋转D.微粒做圆周运动的速度为答案BD解析带电微粒在重力场、匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动,可知,带电微粒受到的重力和静电力是一对平衡力,重力竖直向下,所以静电力竖直向上,与电场方向相反,故可知带电微粒带负电荷,A错误;磁场方向向外,洛伦兹力的方向始终指向圆心,由左手定则可判断微粒的旋转方向为逆时针(四指所指的方向与带负电的微粒的运动方向相反),B正确,C错误;由微粒做匀速圆周运动,得知静电力和重力大小相等,即mg=qE,带电微粒在洛审题突破读取题干获取信息正交匀强电场和匀强磁场电场与磁场相互垂直竖直平面内做匀速圆周运动,重力不可忽略静电力与重力平衡,洛伦兹力提供向心力A选项静电力竖直向上,微粒带负电B、C选项由左手定则判断考题点睛考点考向点睛带电粒子在叠加场中的运动模型:同一区域中多种场同时存在,可能同时存在电场、重力场、磁场或其中的两个规律:如果存在重力场,大多是带电小球、微粒、液滴