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带电粒子在电磁场中运动

来源:德智教育 日期:2017-12-27 声音播放

高二物理人教版选修3-1,运动电荷磁场中受力和带电粒子匀强磁场中运动知识点。高二上学期的物理开始学习电场与磁场。电场与磁场是高考物理考查的重点,一般也都作为物理最后一道大题出现。想要攻克最后一道大题,就需要层层分析;想要分析准确,就离不开复习过程中对章节知识点的熟练掌握。

1.高中阶段所涉及的复合场有四种组合形式,即:①电场与磁场的复合场;②磁场与重力场的复合场;③电场与重力场的复合场;④电场、磁场与重力场的复合场.

2.带电粒子在复合场中的运动性质取决于带电粒子所受的合外力及初速度,因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分说明: 学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!析.当带电粒子在复合场中所受的合外力为零时,带电粒子做匀速直线运动(如速度选择器);当带电粒子所受的重力与电场力等值、反向,由洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动;当带电粒子所受的合外力是变力,且与初速度的方向不在一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,运动轨迹也随之不规范地变化.因此,要确定粒子的运动情况,必须明确有几种场,粒子受几种力,重力是否可以忽略.

3.带电粒子所受三种场力的特征

(1)洛伦兹力的大小跟速度方向与磁场方向的夹角有关.当带电粒子的速度方向与磁场方向平行时,f=0;当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时,fqvB.当洛伦兹力的方向垂直于速度v和磁感应强度B所决定的平面时,无论带电粒子做什么运动,洛伦兹力都不做功.

(2)电场力的大小为qE,方向与电场强度E的方向及带电粒子所带电荷的性质有关.电场力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的电荷量有关外,还与其始末位置说明: 学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!的电势差有关.

(3)重力的大小为mg,方向竖直向下.重力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的质量有关外,还与其始末位置的高度差有关.

注意:①微观粒子(如电子、质子、离子)一般都不计重说明: 学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!力;②对带电小球、液滴、金属块等实际的物体没有特殊交代时,应当考虑其重力;③对未知名的、题中又未明确交代的带电粒子,是否考虑其重力,则应根据题给的物理过程及隐含条件具体分析后作出符合实际的决定.

4.带电粒子在复合场中的运动的分析方法

(1)当带电粒子在复合场中做匀速运动时,应根据平衡条件列方程求解.

(2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时,往往应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解.

(3)当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动时,应选用动能定理或动量守恒定律列方程求解.

注意:如果涉及两个带电粒子的碰撞问题,要根据动量守恒定律列方程,再与其他方程联立求解.

由于带电粒子在复合场中的受力情况复杂,运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,并根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解.

例题

1.如图所示,充电的两平行金属板间有场强为E的匀强电场和方向与电场垂直(垂直纸面向里)的匀强磁场,磁感应强度为B,构成了速度选择器.氕核、氘核、氚核以相同的动能(Ek)从两极板中间垂直于电场和磁场射入速度选择器,且氘核沿直线射出.不计粒子的重力,则射出时(  )


2.在地面附近的真空中,存在着竖直向上的匀强电场和垂直电场方向水平向里的匀强磁场,如图4-14甲所示.磁场的磁感应强度B随时间t的变化情况如图4-14乙所示.该区域中有一条水平直线MNDMN上的一点.在t=0时刻,有一个质量为m、电荷量为+q的小球(可看做质点),从M点开始沿着水平直线以速度v0做匀速直线运动,t0时刻恰好到达N点.经观测发现,小球在t=2t0t=3t0时间内的某一时刻,又竖直向下经过直线MN上的D点,并且以后小球多次水平向右或竖直向下经过D点.求:

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带电粒子在电、磁场中的运动


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