带电粒子在电磁场中的运动
带电粒子在电磁场中运动的应用实例分析
带电粒子在电磁场中运动的应用实例分析带电粒子在电磁场中的运动是物理学中的一个重要研究方向，对于很多领域的科学研究都有着重要的应用。
本文将从电子加速器、医学影像学和宇宙学三个方面分别详细介绍带电粒子在电磁场中的应用实例。
一、电子加速器电子加速器是一种利用电动势或电磁波对电子进行加速并达到高速运动的装置。
带电粒子在电磁场中运动的物理性质为其在磁场中的轨道半径与运动速度成正比，因此在磁场中使电子生出一个特定的轨道半径，就能实现对电子运动的调控。
利用此方法，人们成功地设计了很多种电子加速结构，如线性加速器和圆形加速器等，应用在医学治疗、材料科学等诸多领域。
例如，在医疗领域，电子加速器是目前广泛应用于肿瘤治疗的一种方法。
利用电子加速器，医生可以将高能电子束集中照射到肿瘤细胞上，使其死亡，而对正常细胞的影响则较小，从而实现治疗肿瘤的目的。
二、医学影像学在医学影像学中，人们利用一些能使组织产生区别的方法，如放射性同位素和磁共振等，对特定组织或人体器官进行研究。
这些方法中，离子辐射也是一种常用的方法，它利用带电粒子在介质中的相互作用来达到成像的目的。
放射性同位素的成像原理是放射性核素经放射衰变后释放粒子，这些粒子穿过人体后参与某些生物化学过程，从而被摄影部位的专门检测仪器所探测，进而生成单位时间内的相对计数。
利用这种放射线成像技术，可以发现患者的心脏质量、心室结构以及心室壁运动等问题。
三、宇宙学带电粒子在星系辐射场中的运动能够引发一系列的星际和宇宙线物理现象，如宇宙线辐射现象、天体物理现象等。
这些现象由于极其复杂，需要精细的计算和较高的研究水平才能得到合理的解释。
例如，射电波辐射现象是指带电粒子在宇宙空间进入磁场后，因与磁场相互作用，发出的电磁辐射现象。
这种现象是天体物理学中的一个重要领域，通过射电天文学研究，可以探测到大量的射电波辐射源。
总之，带电粒子在电磁场中的运动是物理学中的一个重要研究方向。
电子加速器、医学影像学和宇宙学等领域都应用了这种知识，在每个领域都取得了不同程度的成功。
专题16带电粒子在电磁场中运动-2024高考物理真题分类汇编(全国版 含解析)
2024高考物理真题分项解析专题16带电粒子在电磁场中运动1.（2024高考新课程卷·26）．（20分）一质量为m 、电荷量为()0q q >的带电粒子始终在同一水平面内运动，其速度可用图示的直角坐标系内，一个点(),x y P v v 表示，x v 、y v 分别为粒子速度在水平面内两个坐标轴上的分量。
粒子出发时P 位于图中()00,a v 点，粒子在水平方向的匀强电场作用下运动，P 点沿线段ab 移动到()00,b v v 点；随后粒子离开电场，进入方向竖直、磁感应强度大小为B 的匀强磁场，P 点沿以O 为圆心的圆弧移动至()00,c v v -点；然后粒子离开磁场返回电场，P 点沿线段ca 回到a 点。
已知任何相等的时间内P 点沿图中闭合曲线通过的曲线长度都相等。
不计重力。
求（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期；（2）电场强度的大小；（3）P 点沿图中闭合曲线移动1周回到a 点时，粒子位移的大小。
试题分析题图给出的是粒子速度在水平面内两个坐标轴上的分量关系图像，不要理解成轨迹图像。
在a 点，粒子速度沿y 方向，做类平抛运动，运动到b 点，粒子做匀速圆周运动到c 点，逆方向类平抛运动，轨迹如图。
解题思路本题考查的考点：带电粒子在匀强电场中的类平抛运动和在匀强磁场中的匀速圆周运动。
（1）根据题述，粒子出发时P 位于图中()00,a v 点，粒子在水平方向的匀强电场作用下运动，P 点沿线段ab 移动到()00,b v v 点；可知带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时的速度2200v v +2v 0，由qvB=m2v r解得r=02mv qB周期T=2πr/v=2mqBπ（2）根据题述，已知任何相等的时间内P 点沿图中闭合曲线通过的曲线长度都相等，由于曲线表示的为速度相应的曲线，所以P 点沿图中闭合曲线的加速度相等，故可得02qB v m=qEm 解得2Bv （3）根据题意分析，可知，P 点从b 到c，转过270°。
广东高三物理二轮复习3一带电粒子在电磁场运动
广东高考物理提高第三篇----带电粒子在电磁场中的运动一、 带电粒子在匀强电场中的运动 1. 加速（通常应用动能定理求解）【例2】如图所示，两个极板的正中央各有一小孔，两板间加以电压U ，一带正电荷q 的带电粒子以初速度v 0从左边的小孔射入，并从右边的小孔射出，则射出时速度为多少？mquv V 220+= 小结：1.带电粒子在匀强电场中加速运动，它的运动特点是：带电粒子在匀强电场中的电场力F 的作用下，以恒定加速度F qU a m md==做匀加速直线运动，处理方法有：（1）牛顿运动定律和运动学公式；（2）能量观点。
2.偏转（通常垂直进入电场，作类平抛运动）电荷量为q 、质量为m 的带电粒子由静止开始经电压U 1加速后，以速度v 1垂直进入由两带电平行金属板产生的匀强电场中，则带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，其轨迹是一条抛物线(如图所示)．qU 1＝12m v 12设两平行金属板间的电压为U 2，板间距离为d ，板长为L ． (1)带电粒子进入两板间后粒子在垂直于电场的方向上做匀速直线运动，有：v x ＝v 1，L ＝v 1t粒子在平行于电场的方向上做初速度为零的匀加速直线运动，有：v y ＝at ，y ＝12at 2，a ＝qE m ＝qU 2md．(2)带电粒子离开极板时侧移距离y ＝12at 2＝qU 2L 22md v 12＝U 2L 24dU 1轨迹方程为：y ＝U 2x 24dU 1(与m 、q 无关)偏转角度φ的正切值tan φ＝at v 1＝qU 2L md v 12＝U 2L2dU 1若在偏转极板右侧D 距离处有一竖立的屏，在求电子射到屏上的侧移距离时有一个很有用的推论，即：所有离开偏转电场的运动电荷好像都是从极板的中心沿中心与射出点的连线射出的．这样很容易得到电荷在屏上的侧移距离 y ′＝(D ＋L2)tan φ．以上公式要求在能够证明的前提下熟记，并能通过以上式子分析、讨论侧移距离和偏转角度与带电粒子的速度、动能、比荷等物理量的关系．q练习1.一束电子流在经U=5000V 的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d=1.0cm ，板长l =5.0cm ，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？试着讨论：要让荧光屏上出现如下所示的四种情况的亮斑，在偏转电极XX ’,以及YY ’方向上应该分别加上怎样的偏转电压？ ( 如U XX ’>0,U YY ’<0)U XX ’=0, U YY ’>0 U XX ’=0, U YY ’<0 U XX ’<0, U YY ’=0 U XX ’>0, U YY ’>0二、不计重力的带电粒子在磁场中的运动1．匀速直线运动：若带电粒子的速度方向与匀强磁场的方向平行，则粒子做匀速直线运动． 2．匀速圆周运动：若带电粒子的速度方向与匀强磁场的方向垂直，则粒子做匀速圆周运动．质量为m 、电荷量为q 的带电粒子以初速度v 垂直进入匀强磁场B 中做匀速圆周运动，其角速度为ω，轨道半径为R ，运动的周期为T ，则有：由q v B ＝m v 2R 得：R ＝m v qB T ＝2πmqB(与v 、R 无关)，3．对于带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题，应注意把握以下几点． (1)粒子圆轨迹的圆心的确定①若已知粒子在圆周运动中的两个具体位置及通过某一位置时的速度方向，可在已知的速度方向的位置作速度的垂线，同时作两位置连线的中垂线，两垂线的交点为圆轨迹的圆心，如图4－2 所示．②若已知做圆周运动的粒子通过某两个具体位置的速度方向，可在两位置上分别作两速度的垂线，两垂线的交点为圆轨迹的圆心，如图4－3所示．③若已知做圆周运动的粒子通过某一具体位置的速度方向及圆轨迹的半径R ，可在该位置上作速度的垂线，垂线上距该位置R 处的点为圆轨迹的圆心(利用左手定则判断圆心在已知位置的哪一侧)，如图4－4所示．图4－2 图4－3 图4－4(2)粒子圆轨迹的半径的确定①可直接运用公式R ＝m vqB来确定．②画出几何图形，利用半径R 与题中已知长度的几何关系来确定．在利用几何关系时，要注意一个重要的几何特点，即：粒子速度的偏向角φ等于对应轨迹圆弧的圆心角α，并等于弦切角θ的2倍，如图4－5所示． (3)粒子做圆周运动的周期的确定①可直接运用公式T ＝2πm qB来确定． ②利用周期T 与题中已知时间t 的关系来确定．若粒子在时间t 内通过的圆弧所对应的圆心角为α，则有：t ＝α360°·T (或t ＝α2π·T )．(4)圆周运动中有关对称的规律①从磁场的直边界 射入的粒子，若再从此边界射出，则速度方向与边界的夹角相等，如图4－6所示． ②在 圆形磁场区域 内，沿径向射入的粒子必沿径向射出，如图4－7所示．(5)带电粒子在有界磁场中运动的极值问题刚好穿出磁场边界的条件通常是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切． 题型一 选择题1．空间虚线上方存在匀强磁场，磁感应强度为B ；一群电子以不同速率v 从边界上的P 点以相同的方向射入磁场。
带电粒子在电磁场中的运动重点内容解读
带电粒子在电磁场中的运动重点内容解读孝感三中陈继芳带电粒子在电磁场中运动是高中物理中研究的重点之一，也是高考命题重点之一。
近几年高考题中的压轴题都是这类题型；高考对带电粒子在电磁场中运动的考查每年每份试卷都有2个以上的题，分值占总分的12~20%。
高考对带电粒子在电磁场中运动的考查涉及的知识点主要是：电场力、电势差、洛伦兹力、带电粒子在电场中的加速和类平抛运动、带电粒子在磁场中的匀速圆周运动等。
核心考点一、带电粒子在电场中加速、在匀强电场中的类平抛运动与磁场中的圆周运动【核心考点解读】带电粒子在电场中的类平抛运动可按照运动分解把带电粒子的运动分解为垂直电场方向的匀速直线运动和沿电场方向的匀变速直线运动。
带电粒子在电场中加速利用动能定理列方程解答，在磁场中的匀速圆周运动可依据洛仑兹力提供向心力列方程解答。
题1如图所示，一带电微粒质量为m=2．0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C，从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角θ=60°，并接着沿半径方向进入一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，微粒射出磁场时的偏转角也为θ=60°。
已知偏转电场中金属板长L=23cm，圆形匀强磁场的半径R=103cm，重力忽略不计。
求：（1）带电微粒经U1=100V的电场加速后的速率；（2）两金属板间偏转电场的电场强度E；（3）匀强磁场的磁感应强度的大小。
解析：略【名师点评】此题通过带电粒子在电场中加速、在匀强电场中的类平抛运动与磁场中的圆周运动，综合考查对动能定理、平抛运动规律迁移、电场力、速度分解与合成，洛伦兹力、牛顿第二定律、圆周运动等知识的掌握情况。
题2.如图所示，MN 是相距为d 的两平行金属板，O 、O '为两金属板中心处正对的两个小孔，N 板的右侧空间有磁感应强度大小均为B 且方向相反的两匀强磁场区，图中虚线CD 为两磁场的分界线，CD 线与N 板的距离也为d.在磁场区内适当位置放置一平行磁场方向的薄挡板PQ ，并使之与O 、O '连线处于同一平面内．现将电动势为E 的直流电源的正负极按图示接法接到两金属板上，有O 点静止释放的带电粒子（重力不计）经MN 板间的电场加速后进入磁场区，最后恰好垂直撞上挡板PQ 而停止运动。
带电粒子在电磁场中的运动与辐射
带电粒子在电磁场中的运动与辐射带电粒子在电磁场中的运动是一个经典物理学中的基本问题，也是电动力学研究的重要内容之一。
在电磁场的作用下，带电粒子受到洛伦兹力的作用，其轨迹和运动性质会发生变化，并且会辐射电磁波。
本文将探讨带电粒子在电磁场中的运动以及与之相关的辐射现象。
一、运动方程在电磁场中，带电粒子受到洛伦兹力的作用，其运动满足运动方程：m(d²r/dt²) = q(E + v × B)其中，m是带电粒子的质量，q是电荷量，r是位置矢量，t是时间，E是电场强度，B是磁感应强度，v是粒子的速度。
这个方程描述了带电粒子在电磁场中受力的情况，即电场和磁场对粒子的作用力。
通过求解这个运动方程，可以得到带电粒子的轨迹以及相应的运动性质。
二、洛伦兹力的效应带电粒子在电磁场中受到洛伦兹力的作用，这个力会改变粒子的运动状态。
具体来说，洛伦兹力可分为电场力和磁场力两个分量。
电场力与电场强度呈正比，其方向与电场强度的方向相同或相反，决定于带电粒子的电荷正负。
而磁场力与速度和磁感应强度的叉乘结果成正比，其方向垂直于速度和磁感应强度所决定的平面。
洛伦兹力的作用使得带电粒子的运动轨迹发生偏离，通常出现螺旋状的运动路径，称为洛伦兹运动。
带电粒子在电场和磁场的共同作用下，可以在特定的运动参数下呈现出稳定的轴向向前加速或向后减速运动。
三、带电粒子的辐射现象带电粒子在电磁场中的运动不仅仅影响其轨迹，还会产生辐射现象。
根据经典电动力学理论，加速运动的带电粒子会辐射出电磁波。
带电粒子辐射的功率与粒子的加速度成正比，具体表示为洛伦兹辐射公式：P = q²a²/6πε₀c³其中，P是辐射功率，q是电荷量，a是加速度，ε₀是真空介电常数，c是光速。
带电粒子的辐射包含两种成分：同步辐射和非同步辐射。
同步辐射主要发生在粒子的运动轨迹与电场方向相平行或完全垂直的情况下，其频率与粒子的圆周运动频率相等。
带电粒子在电磁场中的运动
带电粒子在电磁场中的运动须熟练掌握带电粒子在匀强电场、匀强磁场中受力运动的动力学公式，灵活根据运动求解受力以及根据受力情况求解运动。
一、带电粒子在电场中的运动1.带电粒子的加速带电粒子在电场中受到电场力的作用且初速度方向和电场方向在一条直线上（初速度也可以为零），若不考虑重力，则粒子做匀变速直线运动，给出的物理量可能会有电场强度E 、电势差U 、粒子运动位移d ，总结其运动规律：（1）外力：加速度：（2）速度① 利用动能定理（功能关系）求解① 利用力和运动的关系求解2.带电粒子的偏转带电粒子以初速度v 0垂直于电场线进入匀强电场中， 受到与速度方向垂直的电场力的作用而做类平抛运动。
若不考虑重力，给出的物理量可能会有电场强度E 、电势差U 、电场宽度d ，其运动规律应该用类平抛运动来分析处理，利用运动和力的合成和分解的方式，总结运动规律：（1）沿初速度方向作匀速直线运动，运动时间：（2）垂直于初速度方向（沿电场力方向）作初速度为零的匀加速直线运动① 加速度：① 离开电场时的偏移量（沿电场方向的位移）： ① 离开电场时的偏转角（出射速度的方向）：带电粒子能否飞出偏转电场，关键是看带电粒子在电场中的侧移量y 。
如质量为m ，带电荷量为q 的粒子以速度v 0射入板长为l 、板间距为d 的匀强电场中，要使粒子飞出电场，则应该满足t = 时，y = ，若t = 时，y ＞ ，则粒子打在板上，不能飞出电场。
由此可见，临界条件“刚好射出（或射不出）”这一临界状态很重要（y=0.5d ）。
V 0 E E① 这类问题首选方法是用v -t 图像对带电体的运动进行分析；② 然后利用动力学知识分段求解，重点分析各段时间内的加速度、运动性质、每段运动时间与交变电场的周期T 之间的关系。
要注意的一点是！！！认真读题，带电粒子在电场中未必只会做匀变速直线运动和类平抛运动，也有可能根据外界条件（比如有斜面、圆轨道等）作其他运动，这时候可以考虑把电场力类比于重力分析。
带电粒子在电磁场中的运动(教案)
带电粒子在电磁场中的运动一、教学目标：1. 让学生了解带电粒子在电磁场中的运动规律。
2. 让学生掌握带电粒子在电磁场中的动力学方程。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学内容：1. 带电粒子在电场中的运动2. 带电粒子在磁场中的运动3. 带电粒子在电磁场中的运动方程4. 带电粒子在电磁场中的轨迹5. 带电粒子在电磁场中的加速和减速三、教学重点与难点：1. 教学重点：带电粒子在电磁场中的运动规律，动力学方程的运用。
2. 教学难点：带电粒子在电磁场中的轨迹计算，加速和减速过程的分析。
四、教学方法：1. 采用讲授法，讲解带电粒子在电磁场中的运动规律和动力学方程。
2. 采用案例分析法，分析带电粒子在电磁场中的轨迹和加速减速过程。
3. 采用讨论法，引导学生探讨带电粒子在电磁场中的运动特点。
五、教学过程：1. 导入：通过展示带电粒子在电磁场中的实验现象，引发学生对带电粒子在电磁场中运动规律的兴趣。
2. 新课：讲解带电粒子在电场中的运动规律，带电粒子在磁场中的运动规律，带电粒子在电磁场中的动力学方程。
3. 案例分析：分析带电粒子在电磁场中的轨迹，如圆周运动、螺旋运动等。
4. 课堂讨论：引导学生探讨带电粒子在电磁场中的加速减速过程，以及影响加速减速的因素。
6. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评估：1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对带电粒子在电磁场中运动规律的理解程度。
2. 练习题：布置课后练习题，评估学生对动力学方程和轨迹计算的掌握情况。
3. 小组讨论：评估学生在讨论中的参与程度，以及对加速减速过程的理解。
七、教学拓展：1. 带电粒子在电磁场中的辐射：介绍带电粒子在电磁场中运动时产生的辐射现象，如电磁辐射、Cherenkov 辐射等。
2. 应用领域：探讨带电粒子在电磁场中运动在现实中的应用，如粒子加速器、电磁轨道等。
八、教学资源：1. 实验视频：展示带电粒子在电磁场中的实验现象，增强学生对运动规律的理解。
带电粒子在电磁场中的运动
带电粒子在电磁场中的运动在物理学中，电磁场是一种具有电力和磁力效应的力场。
当带电粒子处于电磁场中时，它会受到电磁力的作用而发生运动。
本文将探讨带电粒子在电磁场中的运动规律及其相关特性。
一、洛伦兹力在电磁场中，带电粒子受到的力被称为洛伦兹力。
洛伦兹力由电场力和磁场力两部分组成，可以用如下公式表示：F = q(E + v × B)其中，F表示洛伦兹力，q为带电粒子的电荷量，E为电场强度，v 为带电粒子的速度，B为磁场强度。
根据洛伦兹力的方向，带电粒子会在电磁场中发生不同的运动。
如果电场力和磁场力方向相同或相反，带电粒子会受到一个向加速度的力，其运动轨迹将呈现弯曲的形状；如果电场力和磁场力方向垂直，带电粒子将受到一个向速度方向的力，其运动轨迹将变成圆形。
二、带电粒子在磁场中的运动当带电粒子以一定的速度进入磁场时，它会受到磁场力的作用，引起其运动轨迹的变化。
带电粒子在磁场中的运动可以通过以下几个特性进行描述：1. 弯曲半径带电粒子在磁场中做圆周运动，其弯曲半径由以下公式确定：r = mv / (qB)其中，r表示圆周运动的弯曲半径，m为带电粒子的质量，v为速度，q为电荷量，B为磁感应强度。
2. 周期带电粒子在磁场中做圆周运动的周期为：T = 2πm / (qB)其中，T表示周期，m为质量，q为电荷量，B为磁感应强度。
3. 轨道速度带电粒子在磁场中的轨道速度由以下公式确定：v = (qBr / m)其中，v表示轨道速度，q为电荷量，B为磁感应强度，r为弯曲半径，m为质量。
三、带电粒子在电场和磁场共存时的运动当带电粒子同时处于电场和磁场中时，其运动将会更为复杂。
在稳恒磁场的作用下，带电粒子将绕磁力线做螺旋线运动。
同时，在电场力的作用下，带电粒子的轨迹将受到偏转。
此时，带电粒子的运动方程可以通过以下公式描述：m(dv/dt) = q(E + v × B)其中，m为质量，v为速度，q为电荷量，E为电场强度，B为磁感应强度。
电磁场中带电粒子的运动
电磁场中带电粒子的运动电磁场是我们日常生活中经常接触到的现象之一，无论是电力、通讯、信息技术等等，都离不开电磁场的作用。
在电磁场中，带电粒子是其中最基本的元素之一，带电粒子运动的轨迹也体现了电磁场的特性。
本篇文章将详细探讨带电粒子在电磁场中的运动特征。
首先，让我们来看一下带电粒子在电磁场中的基础方程式。
根据洛伦兹力的定义，当带电粒子在电磁场中运动时，其所受的力可表示为：$F=q(\mathbf{E}+\mathbf{v}\times\mathbf{B})$。
其中，$F$为所受的力，$q$为带电粒子的电荷量，$\mathbf{E}$为电场强度，$\mathbf{B}$为磁场强度，$\mathbf{v}$为带电粒子的速度矢量。
这个方程式说明了电磁场对带电粒子的作用，也说明了带电粒子在电磁场中的运动轨迹会受到力的影响。
其次，我们需要探讨磁场对带电粒子的影响。
根据洛伦兹力的定义，带电粒子在磁场中只会受到垂直于运动轨迹的力，这意味着带电粒子在磁场中的横向运动会发生，而纵向运动不会改变。
这种横向运动也被称为“洛伦兹力偏转”，其偏转弧线的弯曲程度与带电粒子的质量、电荷量、速度和磁场强度等因素有关。
此外，在电磁场中，带电粒子的运动也受到衰减力的影响。
根据电磁辐射的理论，任何带电粒子在运动中都会辐射电磁波能量，从而导致带电粒子动能的损失，这种力被称为“辐射阻力”。
这一力量对于高速运动的带电粒子来说尤为显著，因为在高速运动时辐射阻力会使得带电粒子的速度越来越缓慢，最终会导致带电粒子停止在某个点上。
最后，让我们来看一下带电粒子在交变电场中的运动特征。
交变电场是指电场方向和大小都会随着时间而变化的电场，它对带电粒子的作用也不同于直流电场。
在交变电场中，即使带电粒子在磁场中偏转，也会因为电场的方向变化而往返摆动，最终运动轨迹呈现为固定幅度的曲线。
而交变电场同样会导致带电粒子在一定程度上损失能量，但与辐射阻力不同的是，交变电场对带电粒子的损失更多表现为轨道形状的形变。
11-7带电粒子在电磁场中运动
质谱仪
(2)离子通过速度选择器的速度为： 离子通过速度选择器的速度为： 离子通过速度选择器的速度为
v = E/ B
只有上面速度 的离子能通过速度 选择器。 选择器。
质谱仪
(3)某元素的一种同位素，速度和轨道半径分别为： 某元素的一种同位素，速度和轨道半径分别为： 某元素的一种同位素
mv R= qB
qvB = qEH = qUH / b
I
-
EH -
× B
-
-
霍耳效应
设载流子浓度为n， 设载流子浓度为 ，则电流强 度与载流子定向速率的关系为： 度与载流子定向速率的关系为：
I = qnbdv I 或v = qvbd
1 BI U = vBb = nq d
1 则霍耳系数RH = nq
+ +
+
× B
+
2. 回旋加速器
回旋加速器是用来获得高能带电粒子的设备。 回旋加速器是用来获得高能带电粒子的设备 。 基本性能： 基本性能： 1. 使带电粒子在磁场 的作用下作回旋运动。 的作用下作回旋运动。 2. 使带电粒子在电场 的作用下得到加速。 的作用下得到加速。
回旋加速器
轨道半径
v R= (q m)B
9.0×10 － － n = 6.0×10 × m 3 = 8.4×1028 m 3 0.064 霍耳电势差
3 23
霍耳效应
IB 200×1.5 V1 V2 =－ V － = 28 19 ned 8.4×10 ×1.6×10 ×0.001 = 2.2×105V = 22V
铜片中电流为200A时 霍耳电势差只有22μV 22μV， 铜片中电流为200A时，霍耳电势差只有22μV， 200A 可见在通常情况下铜片中的霍尔效应是很弱的。 可见在通常情况下铜片中的霍尔效应是很弱的。 在半导体中，载流子浓度 远小于单位金属中自 在半导体中，载流子浓度n远小于单位金属中自 由电子的浓度，因此可得到较大的霍耳电势差。 由电子的浓度，因此可得到较大的霍耳电势差。 在这些材料中能产生电流的数量级约为1mA，如 在这些材料中能产生电流的数量级约为 ， 果选用和例中铜片大小相同的材料， 果选用和例中铜片大小相同的材料，取I=0.1mA， ， n=1020 m-3 ，则可算出其霍耳电势差约为 则可算出其霍耳电势差约为9.4mV， ， 用一般的毫伏表就能测量出来。 用一般的毫伏表就能测量出来。
带电粒子在电磁场中的运动-高中物理专题(含解析)
带电粒子在电磁场中的运动-高中物理专题(含解析)引言本文将讨论带电粒子在电磁场中的运动，涉及到相关的物理概念和解析。
我们将从基本的概念开始，逐步深入探讨。
电磁场的基本概念电磁场是由电荷和电流所产生的。
对于静电场而言，电磁场的作用是通过电荷之间的相互作用传递力；而对于电流产生的磁场来说，电磁场的作用是通过磁力线的变化传递力。
在电磁场中，带电粒子受到电磁力的作用而运动。
带电粒子在电磁场中的运动方程带电粒子在电磁场中的运动方程可以由洛伦兹力得出。
洛伦兹力是指带电粒子在电磁场中所受的力，其方向垂直于粒子速度和磁场方向的平面。
洛伦兹力的大小与带电粒子的电荷量、速度以及磁场的强度有关。
带电粒子在电磁场中的运动方程可以表示为：F = q(E + v × B)其中，F是带电粒子所受的力，q是带电粒子的电荷量，E是电场强度，v是带电粒子的速度，B是磁场强度。
带电粒子在电磁场中的运动类型带电粒子在电磁场中的运动类型有很多种。
根据粒子速度和磁场方向的关系，可以将其分为以下几种情况：1. 带电粒子在电磁场中做匀速直线运动。
2. 带电粒子在电磁场中做匀速圆周运动。
3. 带电粒子在电磁场中做螺旋运动。
实例解析下面我们通过一个实例来解析带电粒子在电磁场中的运动。
假设我们有一个带正电荷的粒子，处于一个均匀磁场和一个均匀电场中。
该粒子以速度v在电场和磁场的交叉方向上运动。
根据洛伦兹力公式，该粒子在电磁场中所受的合力为：F = q(E + v × B)其中q为粒子的电荷量，E为电场强度，B为磁场强度。
根据合力的方向，我们可以确定粒子在电磁场中的运动类型。
具体的运动轨迹可通过求解运动方程得到。
结论带电粒子在电磁场中的运动是由洛伦兹力所驱动的。
根据粒子速度和磁场方向的关系，带电粒子可以做匀速直线运动、匀速圆周运动或螺旋运动。
通过解析带电粒子在电磁场中的运动，我们可以更好地理解电磁场对粒子的影响，为相关领域的研究和应用提供基础知识。
带电粒子在电磁场中的运动
带电粒子在电磁场中的运动带电粒子在电磁场中的运动包括带电粒子在匀强电场、交变电场、匀强磁砀与包含重力场在内的复合场中的运动问题，是高考必考的重点和热点。
纵观近几年各种形式的高考试题，题目一般是运动情景复杂、综合性强，多把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系以与交变电场等知识有机地结合，题目难度中等偏上，对考生的空间想像能力、物理过程和运动规律的综合分析能力，与用数学方法解决物理问题的能力要求较高，题型有选择题，填空题、作图与计算题，涉与本局部知识的命题也有构思新颖、过程复杂、高难度的压轴题。
带电粒子在电磁场中的运动问题属于场的性质和力学规律与能量观点的综合应用，解决此类问题以力学思路为主线，突出场的性质，实现场、力和能的结合。
针对带电粒子在电磁场中的运动为核心的专题，可设置从运动和力的观点解决带电粒子在电场中的加速和偏转问题；从能量的观点解决带电粒子中的加速与偏转问题；从运动和力的观点解决带电粒子在磁场中的圆周运动问题。
近几年物理高考题总有一些似曾相识的题目。
所以应根据高考命题的热点改造试题、变换设问方式，抑制思维定势。
同时设计出一些贴近高考的新颖试题：比如理论联系实际的题目、设计性的实验题目等，以使训练贴近高考。
一．带电粒子在电场中运动高考命题涉与的电场有匀强电场，也有非匀强电场和交变电场。
带电粒子在电场中的运动可分为三类：第一类为平衡问题；第二类为〔包括有往复〕问题；第三类为偏转问题。
解题的根本思路是：首先对带电粒子进展受力分析，再弄清运动过程和运动性质，最后确定采用解题的观点〔力的观点、能的观点和动量观点〕。
平衡问题运用物体的平衡条件；直线运动问题运用运动学公式、牛顿运动定律、动量关系与能量关系；偏转问题运用运动的合成和分解，以与运动学中的抛体运动规律等。
例1、如下列图，电子在电势差为U 1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U 2的两块平行金属板间的电场中，板长为l ，板间距离为d ，入射方向跟极板平行。
等离子体物理 第二章 带电粒子在电磁场中的运动
2.2 均匀磁场和非零电场
最后总的解为
||
d
L
平行
d是回旋运动的
"
E
B漂移"
横场漂移
回旋
• 与漂移粒子的性质无关
d
EB B2
• 电子离子的漂移方向相同
•
坐标系沿
E
B作漂移运动时
E
0
• 忽略了相对论效应
2.2.1 重力和其他力引起的漂移
假设粒子受其他力(如重力)
F
的作用
m
F
q
B
q(
2.3 非均匀磁场
r r0 rL
0
d
B0
L
(rL
)
B
L
(r0
)
B
对一个回旋周期取平均,最后一项 exp(it) 平均值=0
0
d
B0
L
(rL
)
B
2.3 非均匀磁场
由
rL
(xL
,
yL
)
(sin
t,
|
q q
|
cos t )
L
(xL ,
yL )
(cos
t
,
q |q|
s
in
t
)
[L [L
(rL (rL
2T q
B
(bˆ
)bˆ
B 2
2.4 曲率漂移
曲率的微分表式
db
bˆ2
bˆ1
Rˆc
dl Rc db
Rˆ c
Rc
dl
Rc
Rc2
由定义式 db (bˆ )bˆ
dl
曲率漂移可写为
d
带电粒子在电磁场中运动的应用
• 引言 • 带电粒子与电磁场相互作用基本
理论 • 带电粒子在电磁场中的加速与聚
焦技术
目录
• 带电粒子束在物质中输运特性研 究
• 带电粒子在电磁场中应用实例分 析
• 总结与展望
目录
01ห้องสมุดไป่ตู้
引言
研究背景和意义
揭示自然规律
带电粒子在电磁场中的运动是自然界 中普遍存在的现象，研究其运动规律 有助于揭示自然的基本规律。
库仑散射
带电粒子与物质原子核之间的库仑相互作用导致 粒子偏离原有轨迹。
多次散射
带电粒子在物质中经过多次库仑散射，其运动轨 迹呈现随机性。
散射截面
描述物质对带电粒子散射能力的物理量，与粒子 能量、物质原子序数等因素相关。
物质对带电粒子束的吸收效应
01
02
03
能量损失
带电粒子在物质中运动时， 通过与物质原子的相互作 用损失能量。
高速运动的带电粒子在物质中受 到强磁场作用时，可能发射出光 子。
当带电粒子速度超过光在物质中 的传播速度时，会发出一种特殊 的蓝色辉光。
05
带电粒子在电磁场中应用实 例分析
粒子加速器在科研领域应用
高能物理研究
粒子加速器可用于产生高能粒子束，用于研究物质的基本 结构和相互作用，如大型强子对撞机（LHC）等。
带电粒子在电磁场中的运动规 律对于等离子体物理和聚变能 源研究具有重要意义。未来随 着聚变能源研究的深入，该领 域的研究将更加受到关注。
跨学科交叉融合
随着多学科交叉融合的不断深 入，带电粒子在电磁场中运动 的研究将有望与更多领域产生 交叉，如光学、量子信息等， 从而开辟新的研究方向和应用 领域。
带电粒子在电磁场中的运动题目及答案
1带电粒子在电磁场中的运动一 带电粒子在电场或磁场中的运动1如图6 – 13所示，匀强电场方向竖直向上，A 、B 是两个形状相同的金属小滑块，B 滑块的质量是A 滑块质量的4倍，B 滑块不带电，放在水平台面的边缘；已知A 滑块带正电荷，与台面间的动摩擦因数μ= 0.4．开始时，A 滑块在台面上恰好能匀速运动，速度大小为v0 = 5 m/s ，之后与B 滑块发生正碰，碰后B 滑块落到地面上，落地时的动能等于它在下落过程中减少的重力势能．设碰撞时间极短，碰后总电荷量没有损失且平分，A 滑块还在桌面上，且两滑块始终在电场中，不计A 、B 间的库仑力．已知台面绝缘，足够大，其高度h = 1.6 m ，g 取10 m/s2，则碰撞后A 滑块还能运动多长时间？ 答案：设电场强度为E ，B 滑块质量为4m ，碰后带电量为q ，A 滑块的质量为m ，A 滑块碰前带电量为2q ，碰后带电量为qA 滑块在碰前，有2qE = mg ，所以qE =2mg设A 、B 碰后速度分别为v1、v2，对B 碰后应用动能定理得：Ek –224 · 21mv = (4mg – qE) h又Ek = 4mgh 所以v2 =2gh= 2 m/sA 、B 碰撞过程中动量守恒，以v0方向为正方向，则： mv0 = mv1 + 4mv2，所以v1 = v0 – 4v2 = – 3 m/s碰后A 滑块返回，设经时间t 停下，由动量定理得： μ-(mg – qE) t = 0 – mv1解得：t = 1.5 s ．22如图所示，在地球表面附近有一范围足够大的互相垂直的匀强电场和匀强磁场。
磁感应强度为B ，方向水平并垂直纸面向里。
一质量为m 、带电荷量为+q 的带电微粒在此区域恰好做速度大小为v 的匀速圆周运动。
（该区域的重力加速度为g ） （1）求该区域内电场强度的大小和方向。
（2）若某一时刻微粒运动到场中距地面高度为H 的A点，速度与水平向成45°，如图所示。
带电粒子在电磁场中的运动规律
带电粒子在电磁场中的运动规律带电粒子是指在其内部带有电荷的基本粒子。
它们在电磁场中的运动规律是一项重要的物理研究领域。
本文将对带电粒子在电磁场中的运动规律进行探究，并解释其在实际应用中的重要性。
一、带电粒子在磁场中的运动规律在磁场中，带电粒子将受到磁力的作用力。
根据洛伦兹力公式F=q(v×B)，其中q是电荷，v是粒子的速度，B是磁场，F是磁力。
这个公式告诉我们，带电粒子在磁场中的运动规律是旋转。
也就是说，当一个带电粒子进入磁场时，它将被强制旋转。
这个现象被称为磁漩涡效应。
带电粒子绕磁场线运动的方向取决于粒子的电荷和速度的正负。
如果带电粒子具有正电荷，并且其速度是朝向磁场线的，那么它将绕着磁场线顺时针旋转；如果带电粒子具有负电荷，并且其速度是朝向磁场线的，那么它将绕着磁场线逆时针旋转。
二、带电粒子在电场中的运动规律在电场中，带电粒子同样将受到作用力。
这个力被称为电场力。
根据库仑定律F=k(q1q2)/r^2，其中k是库仑常数，q1和q2是两个电荷的大小，r是它们之间的距离，F是作用力。
这个公式告诉我们，带电粒子在电场中的运动规律是直线运动。
当一个带电粒子进入电场时，它将被电场力强制加速或减速。
如果带电粒子具有正电荷，并且是向着电场线行动的，它将会受到电场力的阻碍，经过一段时间后速度会变慢。
反之，如果带电粒子具有负电荷，并且是向着电场线行动的，它将会受到电场力的推动，经过一段时间后速度会变快。
三、带电粒子在交叉电磁场中的运动规律带电粒子在电场和磁场共存的环境中运动时，其运动规律将更为复杂。
如果磁场和电场的方向相互垂直，并且两者的强度相等，那么带电粒子将沿着垂直于磁场和电场的方向运动。
如果它们的强度不同，粒子将绕磁场线和电场线交汇的轨迹运动，也就是形成螺旋线。
四、带电粒子在实际应用中的重要性研究带电粒子在电磁场中的运动规律对于很多领域来说都具有重要意义。
在医学上，通过研究电磁场对人体内带电粒子的影响，可以设计出更安全、更有效的医疗仪器。
高中物理专题复习—带电粒子在电磁场中的运动(含问题详解)
带电粒子在电磁场中的运动[P 3.]一、考点剖析：带电粒子在电场中的运动比物体在重力场中的运动要丰富得多，它与运动学、动力学、功和能、动量等知识联系紧密，加之电场力的大小、方向灵活多变，功和能的转化关系错综复杂，其难度比力学中的运动要大得多。
带电粒子在磁场中的运动涉及的物理情景丰富，解决问题所用的知识综合性强，很适合对能力的考查，是高考热点之一。
带电粒子在磁场中的运动有三大特点：①与圆周运动的运动学规律紧密联系②运动周期与速率大小无关③轨道半径与圆心位置的确定与空间约束条件有关，呈现灵活多变的势态。
因以上三大特点，很易创造新情景命题，故为高考热点，近十年的高考题中，每年都有，且多数为大计算题。
带电粒子在电磁场中的运动: 若空间中同时同区域存在重力场、电场、磁场，则使粒子的受力情况复杂起来；若不同时不同区域存在，则使粒子的运动情况或过程复杂起来，相应的运动情景及能量转化更加复杂化，将力学、电磁学知识的转化应用推向高潮。
该考点为高考命题提供了丰富的情景与素材，为体现知识的综合与灵活应用提供了广阔的平台，是高考命题热点之一。
[P 5.]二、知识结构d U UL v L md qU at y 加4212122022=⨯⨯==L y dU UL mdv qUL v at v vtan y 222000=====加φ[P 6.]三、复习精要： 1、带电粒子在电场中的运动(1) 带电粒子的加速 由动能定理 1/2 mv 2=qU (2) 带电粒子的偏转带电粒子在初速度方向做匀速运动 L =v 0t t=L/ v 0 带电粒子在电场力方向做匀加速运动F=q E a =qE/m 带电粒子通过电场的侧移偏向角φ(3)处理带电粒子在电场中的运动问题的一般步骤：①分析带电粒子的受力情况，尤其要注意是否要考虑重力、电场力是否是恒力等 ②分析带电粒子的初始状态及条件，确定粒子作直线运动还是曲线运动 ③建立正确的物理模型，进而确定解题方法④利用物理规律或其它解题手段（如图像等）找出物理量间的关系，建立方程组 2、带电粒子在磁场中的运动带电粒子的速度与磁感应线平行时，能做匀速直线运动；t当带电粒子以垂直于匀强磁场的方向入射，受洛伦兹力作用，做匀速圆周运动。
带电粒子在电磁场中的运动
带电粒子在电磁场中的运动［知识精讲］带电粒子在电磁场中运动的问题包括两种基本情形：一种是先后分别在电场、磁场中运动，另一种是在电场和磁场的复合场中运动.对于第一种情形要注意电场力和洛伦兹力的特性所决泄的粒子运动性质的差别，带电粒子在匀强电场中受电场力的作用做匀变速运动，而在匀强磁场中受洛伦兹力的作用做匀速圆周运动，这种情形通常是利用电场来对带电粒子加速后获得一眾的速度，然后在磁场中做匀速圆周运动，因此对于这种情况主要是处理好带电粒子从一场过渡到另一场的速度关系.对于第二种情形，要注意洛伦兹力与运动速度有关，所以粒子的运动和受力相互制约，当粒子的运动速度发生变化时，粒子的受力情况必然发生变化，因此带电粒子要么做匀速直线运动，要么就做变加速曲线运动，当粒子做变加速曲线运动时，要利用洛伦兹力不做功的特点，用功能关系解决问题.［问题稱析］［问题1］如图所示，金属圆筒的横截面半径为斤，简内分布有匀强磁场，磁场方向垂直纸面，磁感应强度为万，磁场下面有一加速电场，一个质量为m（重力不计），电量为q的带电粒子，在电场作用下，沿图示轨迹由静止开始从"点运动经过金属圆筒的小孔尸到" 点，在磁场中，带电粒子的速度方向偏转了〃二60°，求加速电场两极板间的电压.解析：带电粒子经过电场加速后获得一左的速度，进入磁场后做匀速圆周运动，根据带电粒子的偏转角度，可以求出带电粒子做圆周运动的半径大小，然后求出它的运动速度, 从而求出加速电压.根据带电粒子进入磁场和到达艸点的速度方向，作岀与速度方向垂直的半径，确泄轨迹圆的圆心，由几何知识可得带电粒子做圆周运动的半径为2^/?tan60°二爲 R带电粒子在做圆周运动过程中，由洛伦兹力提供向心力，所以m\fl…--- 二 qvB2・带电粒子经电场加速后，电势能转化为带电粒子的动能，所以2由①②③式可得* 3届22m［问题2］如图所示，x轴上方有一磁感应强度为5方向垂直于纸而向里的匀强磁场, x轴下方有电场强度为正方向竖直向下的匀强电场.现有一质量为m,电量为q的粒子从y 轴上某一点由静止开始释放，若重力忽略不讣，为使它能到达x轴上位置为的点Q求:y■ X XSx X XX X X KQKrrm（1）粒子应带何种电荷？（2）释放点的位置坐标.（3）从释放到抵达J点经历的时间.解析：从静止开始释放的带电粒子要起动，应放在电场中，所以该带电粒子应放在一y 轴上，因为x轴下方的电场方向是竖直向下的，而带电粒子在x轴方向有位移，带电粒子要运动到磁场中，所以该带电粒子应带负电荷.该粒子释放后，在电场力的作用下，沿卩轴正方向匀加速运动到0点，继而进入X轴上方的匀强磁场中做匀速圆周运动，若苴轨道半径恰好等于彳，则恰好能到达0点，从岀发点到0点的轨迹是一条直线加上半个圆周，假如释放点离0点的距离近一些，粒子进入磁场的速度就小一点，粒子运动半周后到不了0点而要再次进入电场，做减速运动，速度减为零后反向加速再次以原速率进入磁场，开始做第二个半圆周运动，如果粒子在磁场中的轨道半径为士，则第二个半圆运动结束时，刚好到达0点，以此类推，粒子岀发点向0逐4渐靠近，又要能到达。
带电粒子在电磁场中的运动
Fac
n
线圈所受合力矩大小为
M = Mac + Mbd = IBl1l 2 sin = IBS sin = Pm B sin
.8.
磁力矩定义: 磁力矩定义: 定义 注意: 注意
M = P ×B m
1. 上式对于在均匀磁场中任意形状的平面线圈均 成立; 成立 2. 带电粒子作圆或椭圆轨道运动及自旋运动时 其 带电粒子作圆或椭圆轨道运动及自旋运动时,其 磁力矩也可由上式计算. 磁力矩也可由上式计算 如果场点与平面线圈的距离远远大于平面线圈的平 均线度,则该线圈称为磁偶极子 磁偶极子. 均线度,则该线圈称为磁偶极子 磁偶极矩
Idl
二,安培定律的应用
1.直线电流所受安培力 F = I l × B 直线电流所受安培力
∫) Id l × B (
l
B
F I
l
θ
F = IBl sinθ
2.平行无限长载流直线 电流间的相互作用力 平行无限长载流直线
0 I2 dl1 dF12= I1dl1B12 = I 1 2π a dF 12 0 I 2 I1 dF 21 0 I 2 I1 = 同理 = dl1 2π a dl2 2π a
讨 论
1)en方向与 B 相同 ) 稳定平衡
+ + + + + +
2)方向相反 ) 不稳定平衡 . . . . . . . . .
3)方向垂直 ) 力矩最大
.I . . + + + + + + F . . .
+ F + + + + + + + + + +B+
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小孔射入磁场,最后打在竖直和水平荧光屏上,使荧光
屏发亮，入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间
的各种数值.已知速度最大的粒子在0<x<a的区域中运
动的时间与在x>a的区域中运动的时间之比为2:5，在 磁场中运动的总时间为7T/12，其中 y
T为该粒子在磁感应强度为B
的匀强磁场中作圆周运动的
周期。试求两个荧光屏上亮
2011年新课标全 国卷25题
2011年山东卷25题
2010年浙江卷24题
精选课件
7
例1、如图所示，空间分布着有
理想边界的匀强电场和匀强磁场。
左侧匀强电场的场强大小为E、
方向水平向右，电场宽度为L；
L
d
中间区域匀强磁场方向垂直纸面
E
B1
B2
向外，右侧区域匀强磁场方向垂
直纸面向里，两个磁场区域的磁 O
线的范围(不计重力的影响精选)课.件
Oa
x 11
解：对于y轴上的光屏亮线范围的临界条件如图1所示:
带电粒子的轨迹和x=a，此时r=a，y轴上的最高点为
y=2r=2a ;
对于 x轴上光屏亮线范围的临界条件如图2所示：
左边界的极限情况还是和x=a相切，此刻，带电粒子在
右边的轨迹是个圆，与x轴相切于D点，
模型，或是一个电场与一个磁场相邻，或是两个或多个 磁场相邻． 2．解题时要弄清楚场的性质、场的方向、强弱、范围等． 3．要进行正确的受力分析，确定带电粒子的运动状态． 4．分析带电粒子的运动过程，画出运动轨迹是解题的关键．
精选课件
5
带电粒子在分区域电场、磁场中运动问题思路导图
精选课件
6
(一)带电粒子在相反方向的两个有界磁场中的运动 近两年各省市高考题中的复合场情形图．
12
边三角形，其边长为2R。所以中间磁场区域的宽度为：
dRsin600 1 6mEL
L
d
2B q
（2）在电场中运动时间
t1
2V a
2mV2 qE
2mL qE
O3 B1 E
在中间磁场中运动时间
t2
T 3
2m
3qB
O
B2 O2
5 5m
在右侧磁场中运动时间
t3
T 6
3qB
O1
则粒子的运动周期为
tt1t2t3精选2课2件qmEL73qmB
精选课件
9
解：（1）如图所示，带电粒子在电场中加速，由动能定理得： qEL 1 mV 2
带电粒子在磁场中偏转，由牛顿第二定律得：
V2 BqV m
2
， 由以上两式
可得
R 1 2mEL Bq
R
dRsin600 1 6mEL 2B q
粒子在两磁场区运动半径相同，三段圆弧的 Nhomakorabea心组成的三角形ΔO1O2O3是等
该考点为高考命题提供了丰富的情景与素材，为体 现知识的综合与灵活应用提供了广阔的平台，是高 考命题热点之一。
精选课件
2
专题8
【知识梳理】
1．复合场 (1)叠加场：电场、 磁场 、重力场共存，或其中某两场共存． (2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或在同一区域，电场、 磁场 交替 出现．
10
例2、两平面荧光屏互相垂直放置,在两屏内分别取垂
直于两屏交线的直线为x轴和y轴,交点O为原点,如图
所示,在y>0，0<x<a的区域有垂直于纸面向里的匀强
磁场,在y>0，x>a的区域有垂直于纸面向外的匀强磁
场，两区域内的磁感应强度大小均为B.在O点有一处
小孔，一束质量为m、带电量为q(q>0)的粒子沿x轴经
2kQq
T mv3
直线运动：带电粒子的速度与磁场平行时
匀速圆 带电粒子的速度与磁场垂直时
周运动：
R mv qB
T 2m qB
直线运动：垂直运动方向的力必定平衡
匀速圆 重力与电场力一定平衡， 周运动： 由洛伦兹力提供向心力
一般的曲线运动：
精选课件
4
一、带点粒子在组合场中运动
专题8
一. 带电粒子在组合场中的运动 【考点解读】 1．近几年各省市的高考题在这里的命题情景大都是组合场
带点粒子在复合场中运动命题研究
带电粒子在电场中的运动比物体在重力场中的
运动要丰富得多，它与运动学、动力学、功和能、
动量等知识联系紧密，加之电场力的大小、方向
灵活多变，功和能的转化关系错综复杂，其难度
比力学中的运动要大得多。
带电粒子在磁场中的运动涉及的物理情景丰富，
解决问题所用的知识综合性强，很适合对能力的
洛伦兹力不做功，不改变带电粒子
方向可用 左手 定则判断
的 动能
精选课件
3
带电 粒子 在复 合场 中运 动
在电 场中 的运 动
在磁 场中 的运 动
在复 合场 中的 运动
直线运动： 如用电场加速或减速粒子
偏转：类平抛运动，一般分解成两个分运动
匀速圆 以点电荷为圆心运动或受装置约束
周运动：
kQq R mv 2
感应强度大小均为B。一个质量
为m、电量为q、不计重力的带正
电的粒子从电场的左边缘的O点
由静止开始运动，穿过中间磁场
区域进入右侧磁场区域后，又回
到O点，然后重复上述运动过程。
求：
（1）中间磁场区域的宽度d;
（2）带电粒子的运动周期.
精选课件
8
带电粒子运动过程分析
L
d
O3
B1
E
O
B2 O2
O1
下面请你完成本题解答
考查，是高考热点之一。带电粒子在磁场中的运
动有三大特点：①与圆周运动的运动学规律紧密
联系②运动周期与速率大小无关③轨道半径与圆
心位置的确定与空间约束条件有关，呈现灵活多
变的势态。因以上三大特点，很易创造新情景命
题，故为高考热点，近十年的高考题中，每年都
有，且多数为大计算题。精选课件
1
带电粒子在复合电磁场中的运动：若空间中同时 同区域存在重力场、电场、磁场，则使粒子的受力 情况复杂起来；若不同时不同区域存在，则使粒子 的运动情况或过程复杂起来，相应的运动情景及能 量转化更加复杂化，将力学、电磁学知识的转化应 用推向高潮。
由几何知识得到在x轴上的坐标为x=2a;
速度最大的粒子是如图2中的蓝实线，由两段圆弧组成，
圆心分别是C和C′, 由对称性得到 C′在 x轴上，与D点
重合。 y
y
图1 O1 Oa
图2 C
x精选课件
O
N
M C'
x
a
D
12
P
设在左右两部分磁场中运动时间分别为t1和t2,满足
t1 2 t2 5
t1
t2
7 T
2、三种场的比较
名称
项目
重力场
力的特点
大小：G＝ mg 方向：竖直向下
功和能的特点
重力做功与 路径 无关 重力做功改变物体的 重力势能
静电场
大小：F= qE
方向：a.正电荷受力方向与场 电场力做功与 路径 无关
强方向 相同
W＝ qU 电场力做功改变电势能
b.负电荷受力方向与场强方
向 相反
磁场
洛伦兹力 F＝ qvB