2016带电粒子在复合场中的运动课稿.ppt

(1)粒子经过y轴时的位置到原点O的距离。 (2)若要求粒子不能进入第Ⅲ象限,求磁感应强度B的取值范围。(不考虑粒子第二次进入电场后的运动情况) 【解析】(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,设粒子在电场中运动的时间为t,粒子经过y轴时的位置与原点O的距离为y, 沿电场方向：qE=ma　 ① sOA= at2　 ② 垂直电场方向：y=v0t　 ③ 联立解得a=1.0×1015m/s2;t=2.0×10-8s;y=0.4m ④ (2)粒子经过y轴时在电场方向的分速度为： vx=at=2×107 m/s ⑤ 粒子经过y轴时的速度大小为： v= ×107 m/s⑥ 与y轴正方向的夹角为θ，则θ=arctan =45°⑦ 要使粒子不进入第Ⅲ象限，如图所示，此时粒子做匀速圆周运动的轨道半径为R， 由几何关系得：R+ R≤y ⑧ 在磁场中由牛顿第二定律得 qvB= ⑨ 联立解得B≥(2 +2)×10-2 T。 ⑩ 答案：(1)0.4 m (2)B≥(2 +2)×10-2 T 【加固训练】如图所示,在空间中存在垂直 纸面向里的匀强磁场,其竖直边界AB、CD的 宽度为d,在边界AB左侧是竖直向下、场强为 E的匀强电场,现有质量为m、带电量为+q的 粒子(不计重力)从P点以大小为v0的水平初速度射入电场,随后与边界AB成45°射入磁场。若粒子能垂直CD边界飞出磁场,穿过小孔进入如图所示两竖直平行金属板间的匀强电场中减速至零且碰不到正极板。 (1)请画出粒子上述过程中的运动轨迹,并求出粒子进入磁场时的速度大小v。 (2)求匀强磁场的磁感应强度B的大小。 (3)求金属板间的电压U的最小值。 【解析】(1)轨迹如图所示 (2)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，设其轨道半径为R，由几何关系可知 解得B= (3)粒子进入板间电场至速度减为零且恰不与正极板相碰时，板间电压U最小， 由动能定理有-qU=0- mv2 解得U= 答案：(1)轨迹见解析图 v0 (2) (3) 考点2 带电粒子在复合场中的运动 带电粒子在复合场中运动的解题思路： (1)弄清复合场的组成,一般有磁场、电场的复合,电场、重力场的复合,磁场、重力场的复合,磁场、电场、重力场三者的复合。 (2)正确受力分析,除重力、弹力、摩擦力外要特别注意电场力和磁场力的分析。 (3)确定带电粒子的运动状态,注意运动情况和受力情况的分析。 (4)对于粒子连续通过几个不同情况场的问题,要分阶段进行处理。转折点的速度往往成为解题的突破。 (5)画出粒子运动轨迹,灵活选择不同的运动规律。 ①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时,根据受力平衡列方程求解。 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规律求解。 ③当带电粒子做复杂曲线运动时,一般用动能定理或能量守恒定律求解。 ④对于临界问题,注意挖掘隐含条件。 【典例2】(2014·四川高考)在如图所示的竖直平面内,水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径r= m的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点,GH与水平面的夹角θ=37°。过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度B=1.25T;过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场,电场方向水平向右,电场强度E=1×104N/C。小物体P1质量m=2×10-3kg、电荷量q=+8×10-6C,受到水平向右的推力F=9.98×10-3N的作用,沿CD向右做匀速直线运动,到达D点后撤去推力。当P1到达倾斜轨道底端G点时,不带电的小物体 P2在GH顶端静止释放,经过时间t=0.1s与P1相遇。P1和P2与轨道CD、GH间的动摩擦因数均为μ=0.5,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物体电荷量保持不变,不计空气阻力。求： (1)小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小。 (2)倾斜轨道GH的长度s。 【破题关键】 关键信息 电场方向水平向右 沿CD向右做匀速直线运动 思考方向 电场力方向水平向右 利用平衡条件求解洛伦兹力大小