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文檔簡介
1、知識方法:知識方法:一復合場指電場、磁場和重力場并存,或其中某一復合場指電場、磁場和重力場并存,或其中某兩種場并存,或分區域存在;兩種場并存,或分區域存在;二帶電粒子的受力特點:二帶電粒子的受力特點:1. 1. 電場對運動電荷的作用力與其運動狀態無關,磁電場對運動電荷的作用力與其運動狀態無關,磁場對運動電荷才有作用力;場對運動電荷才有作用力;2. . 通常情況下,像電子、質子、通常情況下,像電子、質子、粒子等微觀粒子粒子等微觀粒子在組合場或復合場中受重力遠小于電場力或洛侖茲在組合場或復合場中受重力遠小于電場力或洛侖茲力,因而重力在無特別說明的情況下可忽略不計。力,因而重力在無特別說明的情況下可
2、忽略不計。題目中無特別說明,但給出了具體數據則可通過計題目中無特別說明,但給出了具體數據則可通過計算比較來確定是否需要考慮重力,有時結合粒子的算比較來確定是否需要考慮重力,有時結合粒子的運動狀態和電場力、洛倫茲力的方向來判斷是否需運動狀態和電場力、洛倫茲力的方向來判斷是否需要考慮重力。要考慮重力。 三動力學觀點三動力學觀點對帶電微粒在復合場中運動狀態的分析,要著重弄對帶電微粒在復合場中運動狀態的分析,要著重弄清各過程所遵守的動力學規律以及各過程間的聯系。清各過程所遵守的動力學規律以及各過程間的聯系。由于微粒在復合場中受力比較復雜,進行受力分析由于微粒在復合場中受力比較復雜,進行受力分析時要全面
3、、細致,而其中的關鍵是洛倫茲力隨著微時要全面、細致,而其中的關鍵是洛倫茲力隨著微粒運動狀態的變化而變化,洛倫茲力的變化又會反粒運動狀態的變化而變化,洛倫茲力的變化又會反過來導致運動狀態的變化。因此進行受力分析時一過來導致運動狀態的變化。因此進行受力分析時一定要運動狀態運動過程緊密結合起來帶電微粒在復定要運動狀態運動過程緊密結合起來帶電微粒在復合場中的運動情況在高中階段常見的情況有合場中的運動情況在高中階段常見的情況有:1. 1. 帶電微粒所受合外力為零帶電微粒所受合外力為零, ,處于靜止或處于靜止或勻速直線運動狀態。勻速直線運動狀態。2. 2. 帶電微粒所受合外力充當作勻速圓周運帶電微粒所受合
4、外力充當作勻速圓周運動的向心力。動的向心力。3. 3. 帶電微粒所受合外力不為零、方向又不帶電微粒所受合外力不為零、方向又不斷變化,微粒做變加速曲線運動。斷變化,微粒做變加速曲線運動。4. 4. 除了復合場外,還有其他的約束條件,除了復合場外,還有其他的約束條件,例如斜面等,微粒可以作勻變速直線運動。例如斜面等,微粒可以作勻變速直線運動。 四解題規律四解題規律帶電微粒在組合場、復合場中的運動問題是帶電微粒在組合場、復合場中的運動問題是電磁學與力學知識的綜合應用,分析方法與電磁學與力學知識的綜合應用,分析方法與力學問題分析方法基本相同,只是增加了電力學問題分析方法基本相同,只是增加了電場力和洛倫
5、茲力,解決可從兩個方面入手:場力和洛倫茲力,解決可從兩個方面入手:1. 1. 力學觀點:包括牛頓定律和運動學規律力學觀點:包括牛頓定律和運動學規律2. 2. 能量觀點:包括動能定理和能量守恒定律能量觀點:包括動能定理和能量守恒定律例例1. 如圖所示,實線表示勻強電場的電場線,其處于如圖所示,實線表示勻強電場的電場線,其處于豎直平面內且與水平方向成豎直平面內且與水平方向成角,水平方向的勻強磁場角,水平方向的勻強磁場與電場正交。現有一帶電液滴沿圖中虛線與電場正交。現有一帶電液滴沿圖中虛線L斜向上做直斜向上做直線運動,線運動,L與水平方向成與水平方向成角,且角,且,則下列說法中,則下列說法中正確的是
6、正確的是 ( )A.液滴一定帶正電液滴一定帶正電B.電場線方向一定斜向上電場線方向一定斜向上C.液滴一定做勻速直線運動液滴一定做勻速直線運動D.液滴有可能做勻變速直線運動液滴有可能做勻變速直線運動vLA B C解見下頁解見下頁分析:分析:帶電液滴受到的外力為:豎直向下的重力、帶電液滴受到的外力為:豎直向下的重力、方向與方向與v方向垂直的洛倫茲力、方向與電場線平行的方向垂直的洛倫茲力、方向與電場線平行的電場力(物理方法:對于牽涉有力作用的系統或個電場力(物理方法:對于牽涉有力作用的系統或個體,先明確所有的外力及其可能方向);重力豎直體,先明確所有的外力及其可能方向);重力豎直向下向下洛倫茲力與電
7、場力的合力向上;洛倫茲力與電場力的合力向上;說明帶說明帶電液滴方向與電場力方向不一致;帶電液滴沿圖中電液滴方向與電場力方向不一致;帶電液滴沿圖中虛線虛線L斜向上做直線運動(洛倫茲力使作用物體做曲斜向上做直線運動(洛倫茲力使作用物體做曲率半徑垂直速度方向的圓周運動,此題中液滴做直率半徑垂直速度方向的圓周運動,此題中液滴做直線運動,說明作用于物體的三個力恰好平衡)線運動,說明作用于物體的三個力恰好平衡)液液滴做勻速運動滴做勻速運動結論:結論:只有洛倫茲力方向左上,電場力向右上最為只有洛倫茲力方向左上,電場力向右上最為合理(物理方法:嘗試各種力的方向找出最合理的合理(物理方法:嘗試各種力的方向找出最
8、合理的搭配),然后可以判斷其電性搭配),然后可以判斷其電性 例例2:2:如圖所示,在如圖所示,在x x軸上方有軸上方有垂直于垂直于xyxy平面向里的勻強磁平面向里的勻強磁場,磁感應強度為場,磁感應強度為B B;在;在c c軸軸下方有沿下方有沿y y軸負方向的勻強電軸負方向的勻強電場,場強為場,場強為E E,一質量為,一質量為m m,電量為電量為-q-q的粒子從坐標原點的粒子從坐標原點O O沿沿y y軸正方向射出,射出之后,軸正方向射出,射出之后,第三次到達第三次到達x x軸時,它與軸時,它與O O點點的距離為的距離為L L,求此粒子射出時,求此粒子射出時的速度的速度和運動的總路程和運動的總路程
9、s(s(不計重力不計重力) )。v例例3 3. . 如圖所示,固定的半圓弧形光滑軌道置于水平如圖所示,固定的半圓弧形光滑軌道置于水平方向的勻強電場和勻強磁場中,軌道圓弧半徑為方向的勻強電場和勻強磁場中,軌道圓弧半徑為R R,磁感應強度為磁感應強度為B B,方向垂直于紙面向外,電場強度為,方向垂直于紙面向外,電場強度為E E,方向水平向左。一個質量為方向水平向左。一個質量為m m的小球(可視為質點)的小球(可視為質點)放在軌道上的放在軌道上的C C點恰好處于靜止、圓弧半徑點恰好處于靜止、圓弧半徑OCOC與水平與水平直徑直徑ADAD的夾角為的夾角為(sinsin=0.8=0.8)。)。(1 1)求
10、小球帶何種電荷,電荷)求小球帶何種電荷,電荷量是多少?并說明理由。量是多少?并說明理由。(2 2)如果將小球從)如果將小球從A A點由靜止點由靜止釋放,小球在圓弧軌道上運動時,釋放,小球在圓弧軌道上運動時,對軌道的最大壓力的大小是多少對軌道的最大壓力的大小是多少?BECOARD例例4. 4. 如圖所示,紙平面內一帶電粒子以某一速度做如圖所示,紙平面內一帶電粒子以某一速度做直線運動,一段時間后進入一垂直于紙面向里的圓直線運動,一段時間后進入一垂直于紙面向里的圓形勻強磁場區域(圖中未畫出磁場區域),粒子飛形勻強磁場區域(圖中未畫出磁場區域),粒子飛出磁場后從上板邊緣平行于板面進入兩面平行的金出磁場
11、后從上板邊緣平行于板面進入兩面平行的金屬板間,兩金屬板帶等量異種電荷,粒子在兩板間屬板間,兩金屬板帶等量異種電荷,粒子在兩板間經偏轉后恰從下板右邊緣飛出。已知帶電粒子的質經偏轉后恰從下板右邊緣飛出。已知帶電粒子的質量為量為m m, ,電量為電量為q q,其重力不計,粒子進入磁場前的速,其重力不計,粒子進入磁場前的速度方向與帶電板成度方向與帶電板成=60=600 0角。勻強磁場的磁感應強角。勻強磁場的磁感應強度為度為B B, , 帶電板長為帶電板長為L L, , 板距為板距為d d, , 板間電壓為板間電壓為U U。試解答:。試解答:(1 1)上金屬板帶什么電)上金屬板帶什么電? ?(2 2)粒子剛進入金屬板時速度為多大)粒子剛進入金屬板時速度為多大 (3 3)圓形磁場區域的最小面積為多大)圓形磁場區域的最小面積為多大? ?解:解:(1)上金屬板帶負電)上金屬板帶負電(2)設帶電粒子進入電場的初速度為)設帶電粒子進入電場的初速度為v,在電場中,在電場中偏轉的有偏轉的有222121)vl(dmqUat 解得解得mqUd
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