20xx年高中物理教學(xué)論文關(guān)于帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的討論新人教版(編輯修改稿)
2025-03-15 03:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電荷量為+q的小球套在不光滑的足夠長(zhǎng)的豎直絕緣桿上，從靜止開始下滑。已知滑動(dòng)摩擦系數(shù)為μ(1)求下滑過程中小球具有的最大加速度am，并求此時(shí)的速度v(2)求下滑過程中小球具有的最大速度vm解析：小球水平方向受到向右的電場(chǎng)力、水平向左的彈力，運(yùn)動(dòng)起來還要受到水平向左的洛侖茲力，豎直方向受重力及豎直向上的滑動(dòng)摩擦力作用。在運(yùn)動(dòng)的初始階段，向左的彈力隨著洛侖茲力的增大而減小，f減小，加速度增大，當(dāng)洛侖茲力與電場(chǎng)力等大時(shí)，彈力變?yōu)榱悖藭r(shí)加速度最大，以后的運(yùn)動(dòng)會(huì)使得彈力反向且增加，合力和加速度都減小，速度增大，直到勻速運(yùn)動(dòng)。在第一階段：，從式子中看出，加速度最大出現(xiàn)在開始時(shí)，其最大值am=g。在第二階段：彈力N反向且增大，因此有顯然，當(dāng)a為零時(shí)，速度達(dá)最大，如果磁場(chǎng)反向，運(yùn)動(dòng)過程中彈力不再反向，其值隨v的增加而增大，f增大，a減小，直到速度達(dá)到最大，以后做勻速運(yùn)動(dòng)。MNθmgqEqvBMNθ圖㈧例題5 一空間內(nèi)存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和正交的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，一帶電量為q、質(zhì)量為m的小球沿與豎直方向成θ角的直線從M到N運(yùn)動(dòng)，如圖㈧所示。試分析小球帶什么電、磁場(chǎng)的方向向哪及其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。解析：⑴小球能沿直線MN運(yùn)動(dòng)，受重力、電場(chǎng)力和洛侖茲力，合力必為零，即電場(chǎng)力方向一定水平向左，洛侖茲力方向一定垂直于直線向右上方；如果合力不為零，速度大小和方向就會(huì)發(fā)生變化，運(yùn)動(dòng)軌跡就會(huì)脫離直線。由以上分析可知，它一定會(huì)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。⑵要想從M到N運(yùn)動(dòng)，小球必帶正電，則電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定向左，磁場(chǎng)方向一定垂直于紙面向里；如果小球帶負(fù)電，兩種場(chǎng)的方向都得反向。㈡與力學(xué)規(guī)律和能量有關(guān)的解題類型：復(fù)合場(chǎng)問題往往與力學(xué)規(guī)律及功能關(guān)系聯(lián)系在一起，以考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)動(dòng)的能力。例題6 如圖㈨所示，坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，在該區(qū)域內(nèi)有場(chǎng)強(qiáng)E=12N/C、方向沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T、沿水平方向且垂直于xOy平面指向xyBE?P0圖㈨紙里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)質(zhì)量m=410kg，電量q=10C帶正電的微粒，在xOy平面內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)O時(shí)，撤去磁場(chǎng)，經(jīng)一段時(shí)間后，帶電微粒運(yùn)動(dòng)到了x軸上的P點(diǎn)．取g=10 m／s2，求：（1）微粒運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)O時(shí)速度的大小和方向；（2）P點(diǎn)到原點(diǎn)O的距離；解析：（1）微粒運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)之前要受到重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力作用，在這段時(shí)間內(nèi)微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說明三力合力為零．由此可得， 代入數(shù)據(jù)解得 v=10m/s 速度v與重力和電場(chǎng)力的合力的方向垂直。設(shè)速度v與x軸的夾角為θ，則 代入數(shù)據(jù)得 ，即θ=37176。xyBE?POF合vs2s1圖㈩θ（2）微粒運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)后，撤去磁場(chǎng)，微粒只受到重力、電場(chǎng)力作用，其合力為一恒力，且方向與微粒在O點(diǎn)的速度方向垂直，所以微粒做類平拋運(yùn)動(dòng)，可沿初速度
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