【正文】 第 2課時 帶電粒子 (或?qū)w )在復(fù)合場中的運動 基 礎(chǔ) 回 扣 (1)帶電粒子 (不計重力 )在電場中的運動可以分為兩種特殊類型 :加速和偏轉(zhuǎn) .帶電粒子在電場中加速問題的分析 ,通常利用動能定理 qU= 來求 的辦法來處理 ,粒子在垂直于電場方向勻速運動 ,在平行于電場方向做初速度為零的勻加速直線運動 . 運動分解 (2) ①若 v∥ B,帶電粒子以速度 v做 直線運動 ,此情況下洛倫茲力 F=0. ② 若 v⊥ B,帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度做 . (3)電場對電荷一定有力的作用 ,磁場對 有力的作用 .靜電力的方向 :正電荷受力方向與場強方向 。負(fù)電荷受力方向與場強方向 . (4)靜電力做功與 無關(guān) ,且等于電勢能的變化量 。而洛倫茲力不做功 . 2. 復(fù)合場一般包括 、 和 ,在同一區(qū)域 , 可能同時存在兩種或三種不同的場 . 勻速 勻速圓周運動 運動電荷 相同 相反 路徑 重力場 電場 磁場 (1) ①如圖 621所示 , 由相互垂直的 勻強電場和勻強磁場組成 . ② 帶電粒子進入速度選擇器 ,靜電 力和洛倫茲力平衡時 ,粒子做 ,由 qE=qvB得 v= . ③ 速度選擇器只選擇 一定的粒子 ,與粒子的 電性、電荷量、質(zhì)量無關(guān) . (2) ①如圖 622所示 , 可認(rèn)為由加速 電場、速度選擇器和偏轉(zhuǎn)磁場組成 . 勻速 圖 621 運動 速度 圖 622 BE② 不同帶電粒子以同樣速度進入偏轉(zhuǎn)磁場 .偏轉(zhuǎn)距離d=2r= .可以用來確定帶電粒子的 和分析同位素等 . (3) ①由 D形盒中的偏轉(zhuǎn)磁場和窄縫中的加速電場組成 . ② 為使粒子不斷被加速 ,加速電場的變化周期必須等于 . ③ 在粒子質(zhì)量、電荷量確定的情況下 ,粒子所能達(dá)到的最大動能只與 和 有關(guān) ,與加速電壓無關(guān) . (4)帶電粒子在復(fù)合場中的運動的應(yīng)用還有磁流體發(fā)電機、 、霍爾效應(yīng)等 . 比荷 粒子在磁場內(nèi)運動的周期 D形盒半徑 粒子運動圈數(shù) 電磁流量計 qBmv2 (1) 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力 時帶電粒 子做勻速直線運動 ,如速度選擇器 . (2) 當(dāng)帶電粒子所受的重力與靜電力 時 ,帶電粒子可以在洛倫茲力的作用下 ,在 垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動 . (3) 當(dāng)帶電粒子所受的合外力是變力 ,且與 方 向不在同一條直線上 ,粒子做非勻變速曲線運動 , 這時粒子運動軌跡不是圓弧 ,也不是拋物線 . 為零 大小相等、方向 相反初速度 (4) 帶電粒子可能依次通過幾個情況不同的復(fù)合場區(qū) 域 ,其運動情況隨區(qū)域情況發(fā)生變化 ,其運動過程 由幾種不同的運動階段組成 . 思 路 方 法 1. 若是直線運動一般采用牛頓第二定律結(jié)合運動學(xué) 公式求解 。若是曲線運動一般是先把 , 然后用動力學(xué)方法來求 .在涉及功能轉(zhuǎn)化時常利用 定理來求 . 2. (1)根據(jù) 運動分解 動能 (2) (3)根據(jù) (θ 為圓心角 ),求粒子在磁場內(nèi)運 帶電粒子在復(fù)合場中做什么運動 ,取決于帶電粒子 所受的 及初始運動狀態(tài)的速度 ,因此應(yīng)把 帶電粒子的運動情況和受力情況結(jié)合起來進行分 析 . 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時 ,做 勻速直線運動 . 當(dāng)帶電粒子所受的合外力是變力 ,且與初速度方向 不在一條直線上時 ,粒子做非勻變速曲線運動 ,這 合外力 時粒子的運動軌跡既不是圓弧 ,也不是拋物線 ,由 于帶電粒子可能連續(xù)通過幾個情況不同的復(fù)合場 區(qū) ,因此粒子的運動情況也發(fā)生相應(yīng)的變化 ,其運 動的過程可能由幾種不同的運動階段組成 . 4. 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速運動時 ,應(yīng)根據(jù) 列方程求解 . 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運動時 ,往往同 時應(yīng)用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解 .當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做非勻變速曲線運動時 ,應(yīng) 選用動能定理或能量守恒定律列方程求解 . 平衡 條件 題型 1 帶電粒子在電場和磁場的組合場內(nèi)的運動 例 1 (2021 長春、哈爾濱、沈陽、大連第二次聯(lián) 考 )如圖 623所示 , 在平面直角坐 標(biāo)系 xOy的第一象限內(nèi) ,有垂直紙面 向外的有界勻強磁場區(qū) ,磁感應(yīng)強度 為 B； y軸是磁場左側(cè)的邊界 ,直線 OM是磁場的右側(cè)邊界 ,磁場上方足夠大 .在第二象限內(nèi)有與坐標(biāo)系 xOy在同一平面的足夠大的勻強電場 ,電場強度為 E,方向沿 x軸正方向 .有一電荷量為 q帶正電的粒子 ,質(zhì)量為 m,重力不計 . 圖 623 (1)現(xiàn)將此粒子從第二象限的 A(x,a)點由靜止釋放 (其中 a為已知常數(shù) ),最后粒子垂直于直線 OM射出磁場 ,求A點橫坐標(biāo) x的絕對值 . (2)圖中的虛線是拋物線 ,其軌跡方程為 y2= (其中b為常數(shù) ,是已知量 ).若將此粒子從該拋物線軌跡上位于第二象限的任意一點由靜止釋放 ,粒子