带电粒子在组合场中的运动优秀课件

变式训练2、如图所示，相互垂直匀强磁场和匀强电 场中，有一个带电液滴在竖直面内做匀速圆周运
动，那么这个液滴电性与转动方向应是( B )
A．带正电，逆时针方向 B．带负电，顺时针方向 C．带负电，逆时针方向 D．带正电，顺时针方向
如图所示的区域中，左边为垂直纸面向里的匀 强磁场，磁感应强度为B，右边是一个电场强度大 小未知的匀强电场，其方向平行于OC且垂直于磁 场方向．一个质量为m，电荷量为－q的带电粒子 从P孔以初速度v0沿垂直于磁场方向进入匀强磁场 中，初速度方向与边界线的夹角θ＝60°，粒子恰 好从C孔垂直于OC射入匀强电场，最后打在Q点， 已知OQ＝2OC，不计粒子的重力，求：
道等约束的情况下,常见的运动形式有直线运动 和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、 恒力做功情况,并注意洛伦兹力不做功的特点,用 动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出 结果.
带电粒子在复合场中运动的临界值问题
由于带电粒子在复合场中受力情况复杂、 运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目 中的“最大”、“最高”、“至少”等词语为突 破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程, 再与其他方程联立求解.
(1)粒子从P运动 到Q所用的时间t；
(2)电场强度E的大小； (3)粒子到达Q点
的动能EkQ.
解析：(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动， 轨迹为三分之一圆弧， 由 Bqv0＝mvr20得 r＝mqBv0. 由 T＝2vπ0r＝2Bπqm得带电粒子在磁场中运动 的时间
tB＝T3＝23πBmq
带电粒子在电场中做类平抛运动，OQ＝2OC＝
与电场方向共线时，带电粒子做什么运动？ 线运动
4.电场力、磁场力、重力并存 ①若三力平衡,一定做匀速直线运动. ②若重力与电场力平衡,一定做匀速圆周运动. ③若合力不为零且与速度方向不垂直,做复杂的曲 线运动,因F洛不做功,可用能量守恒或动能定理求 解问题.
二、带电粒子在复合场中的运动分类 1.静止或匀速直线运动:当带电粒子在复合场中所受合外力为零
点拨:研究带电粒子在复合场中的运动时,首
先要明确各种不同力的性质和特点;其次要正确
地画出其运动轨迹,再选择恰当的规律求解.
粒子在重力、电场力、洛伦兹力三个力 的作用下：
①做直线运动一定是匀速直线运动。 ②做圆周运动一定是匀速圆周运动，重 力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力。
带电粒子在复合场中有约束情况下的运动 带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨
v B
E
A
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2mg E=mg/q,B=
qv
变式训练1、一个质量为m，带正电为q的带电小
球静止在光滑的绝缘水平面上，处于垂直于纸 面向里的匀强磁场B中，为了使小球能飘离平面， 该匀强磁场在纸面移动的最小速度应为多少？ 方向如何？
解析：由左手定则判断可知此带电小球必向右运动，所以 磁场应向左运动。设磁场移动的最小速度为V，则此时一 定满足带电小球所受洛伦兹力刚好与重力平衡，由平衡条 件有
2L＝v0tE，tE 是带电粒子在电场中运动的时间， 则可知
L＝r＋rsin 30°＝32r
2×3mv0
tE＝2vL0 ＝
2qB v0
＝3qmB
则粒子由 P 运动到 Q 所用的时间
t＝tB＋tE＝(3＋23π)qmB.
特别提示 带电粒子在复合场中运动的问题,往往综合性较 强、物理过程复杂.在分析处理该部分的问题时, 要充分挖掘题目的隐含信息,利用题目创设的情 景,对粒子做好受力分析、运动过程分析,培养 空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识 处理物理问题的能力.
例:质量为m、带电量为q的液滴以速度v沿与 水平成45角斜向上进入正交的匀强电场和匀强磁 场叠加区域，电场强度方向水平向右，磁场方向 垂直纸面向里如图所示．液滴带正电荷，在重力 电场力及磁场力共同作用下在场区做匀速直线运 动．试求：电场强度E和磁感应强度B各多大？
带电粒子在组合场中的运动优 秀课件
什么是组合场？复合场？
y
× × ×B×
×
×0
×
×
x
y A
O
E
x C
E
y
b
B
E
x
e v0
d
O
P
a
l
探究一、带电粒子在复合场中的直线运动情形
1、重力场和匀强电场并存的空间： (1)当重力与电场力平衡时， 匀速直线运动。 带电粒子做 什么运动？ (2)当带电粒子速度方向与重力和电场 匀变速直 力的合力共线时，带电粒子做什么运动？ 线运动 2、匀强磁场和重力场并存的空间： (1)当重力与洛伦兹力平衡时，带电粒子做什么运动？
时,将处于 静止 状态或做 匀速直线运动. 2.匀速圆周运动:当带电粒子所受的重力与电场力大小 相等,方
向 相反 时,带电粒子在洛伦兹力的作用下,在垂直于匀强磁场 的平面内做 匀速圆周 运动. 3.较复杂的曲线运动:当带电粒子所受合外力的大小和方向均变 化,且与初速度方向不在同一条直线上,粒子做 非匀变速曲线 运动,这时粒子运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线. 4.分阶段运动:带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区 域,其运动情况随区域发生变化,其运动过程由几种不同的运 动阶段组成.
Bqv＝mg
v＝
探究二 曲线运动情形
1、匀速圆周运动（特例） 当带电粒子处在重力场、匀强电场、匀强磁场共存 的空间，带电粒子所受的 重力与_电__场____大小相等、 方向相反时，带电粒子在洛__伦__兹__力_ 力的作用下，在 垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动．
2、较复杂的曲线运动
当带电粒子所受的合外力大小和方向均变化，且与 初速度方向不在一条直线上，粒子做 非匀变速曲 线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是 抛物线。
匀速直线运动。
若重力和洛伦兹力不平衡,则带电体将做复杂曲线运动,因 F洛不做功,故机械能守恒,由此可求解问题. (2)当带电粒子速度方向与磁场方向平行，且与重力共线 时，带电粒子做什么运动？ 匀变速直线运动。
3、匀强磁场和匀强电场并存的空间：
①当电场力与洛伦兹力平衡时，带电粒子做什么 运动？ 匀速直线运动。 若电场力和洛伦兹力不平 衡,则带电体做复杂曲线运动,因F洛不做功,可用动 能定理求解问题. ②当带电粒子速度方向与磁场方向平行，且 匀变直