鲁教版高中物理选修3-1第17讲：带电粒子在复合场中的运动（教师版）——劲松郭伟.docx

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1、带电粒子在复合场中的运动____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________一、带电粒子在电场中常见的运动类型1.匀变速直线运动：通常利用动能定理qU＝mv2－mv来求解．对于匀强电场，电场力做功也可以用W＝qEd求解．2.偏转运动：一般

2、研究带电粒子在匀强电场中的偏转问题．对于类平抛运动可直接利用平抛运动的规律以及推论；较复杂的曲线运动常用运动分解的方法来处理．二、带电粒子在匀强磁场中常见的运动类型1.匀速直线运动：当v∥B时，带电粒子以速度v做匀速直线运动．2.匀速圆周运动：当v⊥B时，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度做匀速圆周运动．三、带电粒子在复合场中的运动1.复合场的分类（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．2.带电粒子在复

3、合场中的运动分类19(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)非匀变速曲线运动当带电粒子所受的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时，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．3.复合场中是否需要考虑粒子重力的三种情况(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情

4、况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些宏观物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应考虑其重力．(2)题目中有明确说明是否要考虑重力的情况．(3)不能直接判断是否要考虑重力的情况，在进行受力分析与运动分析时，根据运动状态可分析出是否要考虑重力．四、方法规律。1．正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及初始运动状态的速度，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析．2．灵活选用力学规律是解决问题的关键当带电粒子在复合场中做匀速直

5、线运动时，应根据平衡条件列方程求解．当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解．当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时，应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解.题目类型:带电粒子在叠加场中的运动例1、如图1所示，位于竖直平面内的坐标系xOy，在其第三象限空间有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.5T，还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E＝2N/C.在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强大小也为E的匀强电场，并在y>h＝0.4m的区域有磁感应强度也

6、为B的垂直于纸面向里的匀强磁场．一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度，恰好能沿PO做匀速直线运动(PO与x轴负方向的夹角为θ＝45°)，并从原点O进入第一象限．已知重力加速度g＝10m/s2，问：(1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带何种电荷；(2)油滴在P点得到的初速度大小；(3)油滴在第一象限运动的时间．19图1解析　(1)根据受力分析(如图)可知油滴带负电荷，设油滴质量为m，由平衡条件得：mg∶qE∶F＝1∶1∶.(2)由第(1)问得：mg＝

7、qEqvB＝qE解得：v＝＝4m/s.(3)进入第一象限，电场力和重力平衡，知油滴先做匀速直线运动，进入y≥h的区域后做匀速圆周运动，轨迹如图，最后从x轴上的N点离开第一象限．由O→A匀速运动的位移为x1＝＝h其运动时间：t1＝＝＝＝0.1s由几何关系和圆周运动的周期关系式T＝知，由A→C的圆周运动时间为t2＝T＝≈0.628s由对称性知从C→N的时间t3＝t1在第一象限运动的总时间t＝t1＋t2＋t3＝2×0.1s＋0.628s＝0.828s答案　(1)1∶1∶　油滴带负电荷　(2)4m/s(3)0.828

8、s题目类型:带电粒子在组合场中的运动分析例2、为研究带电粒子在电场和磁场中的偏转情况，在xOy平面内加如图2所示的电场和磁场，第二象限－10cm≤x≤0区域内有垂直纸面向里的匀强磁场B，其大小为0.2T；在第一象限内有一电场强度方向沿y轴负方向且可沿x轴平移的条形匀强电场，其宽度d＝5cm.在A(－6cm,0)点有一粒子发射源，向x轴上方180°范围内发射速度大小为v＝2.0×106m/s的负粒子，