广东省惠州市惠阳一中实验学校高二物理选修353.6.4洛伦兹力与现代技术导学案

364洛伦兹力与现代技术

【学习目标】掌握带电粒子在复合场中的运动问题的分析方法

【重点难点】电粒子在复合场中的运动问题

预习案

【知识梳理】

1、复合场

复合场是指磁场与电场共存的场.或电场与重力场共存的场，或磁场与重力场共存的场，或磁场、电场、重力场共存的场。

2、带电体在复合场中运动时受力分析

带电物体在重力场、电场、磁场中运动时，其运动状态的改变由其受到的合力决定，因此，对运动物体进行受力分析时必须注意以下几点：

①受力分析的顺序：先场力(包括重力、电场力、磁场力)、后弹力、再摩擦力等。

②电子、质子、离子等微观粒子无特殊说明一般不计重力；带电小球、尘埃、油滴、液滴等带电颗粒无特殊说明一般计重力；如果有具体数据.可通过比较确定是否考虑重力。

3、带电粒子在复合场中运动的分析思路：

①弄清楚复合场的组成.

②正确进行受力分析•除重力、弹力、摩擦力外要特别关注电场力和磁场力的分析.

③确定带电粒子的运动状态.注意结合运动情况和受力情况进行分析.

④对于粒子连续经过几个不同场的情况，要分段进行分析、处理.

⑤画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律.

【预习自测】1、已知质量为m的带电液滴，以速度v射入相互垂直的匀强电场在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示•求：

(1 )液滴在空间受到几个力作用；

(2 )液滴电性及带电荷量；

(3)液滴做匀速圆周运动的半径多大.

【我的疑问】 _____________________________________________________

探究案

、合作探究探究一：带电粒子在复合场中的平衡问题

【例1】如图所示，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里，一质量为m、带电荷量为q的微粒以与磁场方向垂直，与电场成45°角的速度v射入复合场中，恰能做匀

速直线运动，求电场强度E和磁感应强度B的大小.

探究二：带电粒子在复合场中的非平衡问题

【例2】如图所示，在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为/足够长的光滑绝缘斜面. 磁感应强度为B ,方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上.有一质量为m、带电荷量为+ q

的

小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为零•若迅速把电场方向

反转为竖直向下，小球能在斜面上连续滑行多远？所用时间是多少？

探究二：带电粒子在复合场中的多过程问题

【例3】如图所示在两极板间存在匀强电场和磁感应强度为 B 的匀 强

磁场I, 一带电量为+ q 、质量为m 的粒子恰能以速度 v 沿00 匀速飞出极板，进入磁感应强度为 2B 的匀强磁场区域n .不计粒子 重力，求：(1)两极板间匀强电场的电场强度 E 的大小和方向；

(2)粒子经过磁场n 后从左边界射出的位置 P 距的距离I ；

二、总结整理

带电粒子在复合场中运动的求解方法： ①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平衡的方程求解.

② 当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿运动定律结合圆周运动进行求解. ③ 当带电粒子做复杂的曲线运动时，一般用功能关系进行求解. 三、课堂训练与检测

1、(双选)一带正电的粒子以速度 V 0垂直飞入如图所示的电场和磁场共存

的区域，B 、E 及V 。三者方向如图所示•已知粒子在运动过程中所受的重 力恰好与电场力平衡，则带电粒子在运动过程中( )

C .动能始终不变

D .电势能与机械能总和守恒

2、如图所示，质量为 m 的带正电的小球能沿竖直的绝缘墙竖直下滑，磁感 应强度为B 的匀强磁场方向水平，并与小球运动方向垂直.若小球电荷量为

q ,球与墙间的动摩擦因数为 仏则小球下滑的最大速度为 ___________________ ，最大加 速度为 ____________ .

3、如图所示，在y >0的空间中存在匀强电场，场强沿 y 轴负方向；在y v 0的空间中，存 在匀强磁场，磁场方向垂直

xy 平面(纸面)向外。一电量为

q 、质量为m 的带正电的运动

粒子，经过y 轴上y=h 处的点P i 时速率为v o ,方向沿x 轴正方向；然后，经过 x 轴上x=2h 处的P 2点进入磁场，并经过 y 轴上y=-2h 处的P 3点。不计重力。求：

(1 )电场强度的大小

(2) 粒子到达P 2时速度的大小和方向 (3) 磁感应强度的大小

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A •机械能守恒

B .加速度始终不变

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