時(shí)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)(編輯修改稿)
2025-06-14 20:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 技法講解 帶電粒子在電場(chǎng) ?磁場(chǎng) ?重力場(chǎng)并存的復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) ,如果帶電粒子所受合外力為零時(shí) ,所處狀態(tài)一定是勻速直線運(yùn)動(dòng) .如果受的合力不為零 ,但方向與速度在同一直線上 ,粒子將做勻減速或勻加速直線運(yùn)動(dòng) (或作變加速直線運(yùn)動(dòng) ,如果有桿或面束縛 ).常見(jiàn)情況如下 : 第 21頁(yè) 第 21頁(yè) 共 48 頁(yè) (1)洛倫茲力為零 (即 v與 B平行 ),重力與電場(chǎng)力平衡 ,做勻速直線運(yùn)動(dòng) ?；蛑亓εc電場(chǎng)力的合力恒定做勻變速運(yùn)動(dòng) . (2)洛倫茲力 F與速度 v垂直 ,且與重力和電場(chǎng)力的合力 (或其中一種力 )平衡 .做勻速直線運(yùn)動(dòng) . 第 22頁(yè) 第 22頁(yè) 共 48 頁(yè) ,帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng) .由于通常情況下 ,重力和電場(chǎng)力為恒力 ,故不能充當(dāng)向心力 ,所以一般情況下是重力恰好與電場(chǎng)力相平衡 ,洛倫茲力充當(dāng)向心力 . ,且恒力中的重力 ?電場(chǎng)力的合力做功使速度大小變化時(shí) ,帶電微粒所受洛倫茲力變化 ,從而合外力變化 ,粒子將做曲線運(yùn)動(dòng) ,這時(shí)其軌跡既非圓弧 ?亦非拋物線 ,屬變加速曲線運(yùn)動(dòng) ,不能用勻變速運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)等規(guī)律解答有關(guān)問(wèn)題 ,可考慮用動(dòng)量觀點(diǎn)解答或用功能觀點(diǎn)處理 . 第 23頁(yè) 第 23頁(yè) 共 48 頁(yè) 典例剖析 【 例 2】 如圖所示 ,在空間存在著水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng) ,電場(chǎng)強(qiáng)度為 E,磁感應(yīng)強(qiáng)度為 止釋放一個(gè)帶電液滴 a,它運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)處 ,恰與一個(gè)原來(lái)處于靜止的液滴 b相撞 ,相撞后兩液滴合為一體 ,沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng) .已知液滴 a質(zhì)量是液滴 b質(zhì)量的 2倍 ,液滴 a所帶電荷量是液滴 b所帶電荷量的 4倍 .求兩液滴的初始位置之間的高度差 h(設(shè) a、 b之間的靜電力可以不計(jì) ). 第 24頁(yè) 第 24頁(yè) 共 48 頁(yè) [解析 ] 設(shè) b液滴的質(zhì)量為 m,電荷量為 q,則 a液滴的質(zhì)量為2m,電荷量為 4q. b液滴原來(lái)靜止 ,受重力和電場(chǎng)力處于平衡 ,由此可知 b液滴帶正電荷 ,且 mg=Eq. ① 由 a粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知其受的洛倫茲力方向?yàn)橛疑戏?,判定出 a粒子帶負(fù)電荷 .設(shè) a原來(lái)所在處與 b原來(lái)所在處的高度為h,a運(yùn)動(dòng)到 b時(shí)的速度為 v1 第 25頁(yè) 第 25頁(yè) 共 48 頁(yè) 12211212222:a b ,4q q 3q , , : 2m v ( m 2m ) v, 3m g , 3Eq ,3B qv .312 4 2 026.22633B v q 3E3q 3m g.2mgh E qh mvv ghv v ghEhgB? ? ?????? ? ? ???由 動(dòng) 能 定 理 ②聯(lián) 立 ① ② 得 ③與 相 撞 后 合 在 一 起 電 荷 量 為帶 負(fù) 電 由 動(dòng) 量 守 恒 定 律 得④碰 后 在 一 起 做 勻 速 直 線 運(yùn) 動(dòng) 受 到 重 力 電 場(chǎng) 力洛 倫 茲 力由 平 衡 條 件 ⑤聯(lián) 立 ① ④ ⑤ 解 得223[2]EhgB?答 案第 26頁(yè) 第 26頁(yè) 共 48 頁(yè) 三 ? 帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的動(dòng)態(tài)分析與臨界問(wèn)題 技法講解 帶電體在電場(chǎng)力 ?磁場(chǎng)力 ?重力 ?彈力及摩擦力作用下的運(yùn)動(dòng) ,廣泛地涉及力學(xué)和電磁學(xué)的基本概念 ?規(guī)律和方法 ,不僅受力復(fù)雜 ?運(yùn)動(dòng)多變 (受力分析與運(yùn)動(dòng)分析常結(jié)合在一起 )?綜合性強(qiáng) ,而且往往與臨界問(wèn)題和極值問(wèn)題密切相關(guān) . 第 27頁(yè) 第 27頁(yè) 共 48 頁(yè) (1)正確進(jìn)行受力分析 ,除重力 ?彈力 ?摩擦力外 ,要特別注意電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的分析 .(2)正確進(jìn)行物體的運(yùn)動(dòng)狀況分析 ,找出物體的速度 ?位置及變化 ,分清運(yùn)動(dòng)過(guò)程 ,如果出現(xiàn)臨界狀態(tài) ,要分析臨界條件 .(3)選擇適當(dāng)?shù)囊?guī)律進(jìn)行求解 . 第 28頁(yè) 第 28頁(yè) 共 48 頁(yè) (1)物理分析法 認(rèn)真分析系統(tǒng)所經(jīng)歷的物理過(guò)程 ,找出與臨界狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的臨界條件 ,是解答這類題目的關(guān)鍵 ,尋找臨界條件 ,方法之一是從最大靜摩擦力 ?極限頻率 ?臨界角 ?臨界溫度等具有臨界含義的物理量及相關(guān)規(guī)律入手 。方法之二是以題目敘述的一些特殊詞語(yǔ)如 “ 恰好 ”“ 剛好 ”“ 最大 ”“ 最高 ”“至少 ” 為突破口 ,挖掘隱含
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