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1、精锐教育学科教师辅导讲义学员编号:年级：高三学员姓名:辅导科目：物理学科教师：兰芳授课主题C(专题名称)带电粒子在复合场中的运动授课日期及时段教学内容1.如图所示，在虚线所示宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使初速度是V。的某种正粒子偏转()角.在同样宽度范I韦I内，若改用方向垂直纸面向外的匀强磁场，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为％不计粒子的重力)，贝9：VO、X>、、(1)匀强磁场的磁感应强度是多大?⑵粒子穿过电场和磁场的时间Z比是多大?答案：⑴当只有电场吋，带电粒子做类平抛运动：水平方向匕L=vot；竖直方向上叨at盎:tan號蛊当只有磁场存在时，带电粒子做匀速圆周运动
2、，如图所示，由几何关系可知“n#，鳴:联立解得B詈(2)在电场中运动时间h佥少严,在磁场中运动时间t2=^tisinOh02.如图所示，在水平地而上方有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域.磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.一质量为m、带电荷量为q的带正电微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做速度大小为v的匀速圆周运动,重力加速度为g.XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXV7777777777T7777777777f7777777777(1)求此区域内电场强度的人小和方向.(2)若某时刻微粒在场中运动到P点时，速度与水平方向的夹角为60。
3、,且己知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径.求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离.(3)当带电微粒运动至最高点时，将电场强度的大小变为原来的*(方向不变，且不计电场变化对原磁场的影响),且带电微粒能落至地面，求带电微粒落至地面时的速度大小.答案：(1)由于带电微粒可以在电场、磁场和重力场共存的区域内沿竖直平面做匀速圆周运动，表明带电微粒所受的电场力和重力大小相等、方向相反，因此电场强度的方向竖直向上.设电场强度为E,则有mg=qE即E晋。2(1)设带电微粒做匀速圆周运动的轨道半径为R,根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式有qvB*,解得R嘴。依题意可画出带电微粒做匀速圆
4、周运动的轨迹如图所示，由几何关系可知,该微粒运动至最高点吋与水平地血间的距离扎zzzz/zz/z/z/z/zz/zz/zzzz/z/zzz/z/*(2)将电场强度的大小变为原來的*则电场力F电号带电微粒运动过程中，洛伦兹力不做功，所以在它从最高点运动至地血的过程中，只有重力和电场力做功，设带电微粒落地吋的速度大小为V】,根据动能定理有mghnrF电九】=*mviL*mv?,解得：3•如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B,方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴.一质量为m、电荷量为q的帯正电的小球，从y轴上的A点
5、水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MNZ间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为0.不计空气阻力，重力加速度为g,求:(1)电场强度E的大小和方向；(1)小球从A点抛出时初速度vO的大小;⑶A点到x轴的高度h.1%—■胚N、XXiXXX答案：⑴小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，其所受电场力必须与重力平衡，有qE=mg即E晋重力的方向是竖直向下的，电场力的方向则应为竖直向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上.MN为弦长，ZMOT=0,如图8—3—8所示.设半径为r,由几何关系知cot0o5
6、7=sin0o小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，设小球做圆周运动的速率为v,有qvB^，由速度的合成与分解知普=cosO,得(2)设小球到M点时的竖直分速度为Vy,它与水平分速度的关系为vy=v0tanO,由匀变速直线运动规律得vy2=2gh得h=：8^r°二、知识梳理一、带电粒子在复合场中的运动1.复合场是指电场、磁场和重力场并存或其中某两种场并存，或分区域存在。粒子在复合场中运动时，要考虑静电力、洛伦兹力和重力的作用。2.带电粒子在复合场中运动问题的分析思路：(l)o正确的受力分析除重力、弹力和摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析。（2）.正确分析物体的运动状态
7、找出物体的速度、位置及其变化特点，分析运动过程。如果出现临界状态，要分析临界条件。带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子的受力情况。①当粒子在复合场内所受合力为零时，做匀速直线运动（如速度选择器）。②当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。③当带电粒子所受的合力是变力，且与初速度方向F在一条直线上吋，粒子做非匀变速曲线运动，这吋粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线，由于带电粒子可能连续通过儿个情况不同的复合场区，因此粒子
