高考物理總復(fù)習(xí)重點(diǎn)精品課件：帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)人教版(編輯修改稿)
2025-02-04 13:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 vy2t 得 vy＝ v0，到 A 點(diǎn)速度大小為 v ＝ 2 v0 在磁場(chǎng)中速度大小不變，所以從 C 點(diǎn)出磁場(chǎng)時(shí)速度大小仍為 2 v0. ( 2 ) 在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)，出 A 點(diǎn)時(shí)速度與水平方向成 4 5 176。 vy＝qEmt＝q E dm v0，并且 vy＝ v0 得 E ＝m v20qd 在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示 由幾何關(guān)系得 R ＝ 2 d 又 q v B ＝m v2R，且 v ＝ 2 v0 得 B ＝m v0qd 解得EB＝ v0. 答案： ( 1) 2 v 0 (2) v 0 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的一般思路 1． 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析方法和一般思路 (1)弄清復(fù)合場(chǎng)的組成．一般有磁場(chǎng)、電場(chǎng)的復(fù)合，磁場(chǎng)、重力場(chǎng)的 復(fù)合，磁場(chǎng)、電場(chǎng)、重力場(chǎng)三者的復(fù)合． (2)正確受力分析，除重力、彈力、摩擦力外要特別注意靜電力和磁 場(chǎng)力的分析． (3)確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，注意運(yùn)動(dòng)情況和受力情況的結(jié)合． (4)對(duì)于粒子連續(xù)通過幾個(gè)不同情況的場(chǎng)的問題，要分階段進(jìn)行處理． (5)畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律． ① 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)受力平衡列方程 求解． ② 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)用牛頓定律結(jié)合圓 周運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解． ③ 當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用動(dòng)能定理或能量守恒定律 求解． ④ 對(duì)于臨界問題，注意挖掘隱含條件． 2． 復(fù)合場(chǎng)中粒子重力是否考慮的三種情況 (1)對(duì)于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場(chǎng)力或磁場(chǎng)力相比太小，可以忽略；而對(duì)于一些實(shí)際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等一般應(yīng)當(dāng)考慮其重力． (2)在題目中有明確說明是否要考慮重力的，這種情況比較正規(guī)，也比較簡(jiǎn)單． (3)不能直接判斷是否要考慮重力的，在進(jìn)行受力分析與運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，要由分析結(jié)果確定是否要考慮重力． 重力、電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，洛倫茲力始終和運(yùn)動(dòng)方向垂直，永不做功，但洛倫茲力要隨帶電粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而改變． [例 2] 如右圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的水平勻 強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一足夠長(zhǎng)的絕緣細(xì)棒 OO′在豎直面內(nèi) 垂直于磁場(chǎng)方向放置，細(xì)棒與水平面夾角為 量為 m、帶電荷量為＋ q的圓環(huán) A套在 OO′棒上，圓 環(huán)與棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ，且 μtan A由靜止開始下滑，試問圓環(huán)在下滑過程中： (1)圓環(huán) A的最大加速度為多大？獲得最大加速度時(shí)的速度為多大？ (2)圓環(huán) A能夠達(dá)到的最大速度為多大？ [思路點(diǎn)撥 ] [ 自主解答 ] ( 1 ) 由于 μ ta n α ，所以環(huán)將由靜止開始沿棒下滑．環(huán) A 沿棒運(yùn)動(dòng)的速度為 v1時(shí)，受到重力 mg 、洛倫茲力 q v1B 、桿的彈力 FN1和摩擦力 Ff 1＝ μFN1. 根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)圓環(huán) A 沿棒的方向： mg si n α － Ff 1＝ ma 垂直棒的方向： FN1＋ q v1B ＝ mg co s α 所以當(dāng) Ff 1＝ 0( 即 FN1＝ 0) 時(shí)， a 有最大值 am，且 am＝ g si n α 此時(shí) q v1B ＝ mg c o s α 解得： v1＝mg co s αqB. ( 2 ) 設(shè)當(dāng)環(huán) A 的速度達(dá)到最大值 vm時(shí)，環(huán)受桿的彈力為 FN2，摩擦 力為Ff 2＝ μFN2.此時(shí)應(yīng)有 a ＝ 0 ， 即 mg si n α ＝ Ff 2 在垂直桿方向上： FN2＋ mg co s α ＝ q vmB 解得： vm＝mg ? si n α ＋ μ c o s α ?μ q B. [ 答案 ] ( 1 ) g s i n α mg c o s αqB (2 ) mg ? s in α ＋ μ c o s α ?μ q B 2．如圖所示，套在很長(zhǎng)的絕緣直棒上的小球， 質(zhì)量為 10－ 4 kg，帶 10－ 4 C正電荷，小 球在棒上可以滑動(dòng)，將此棒豎直放置在沿水平方 向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng) 度 E＝ 10 N/C，方向水平向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感 應(yīng)強(qiáng)度 B＝ T，方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?，小球與棒間動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ＝，求小球由靜止沿棒豎直下落的最大加速度和最大速度． (設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中所帶電荷量保持不變， g取 10 m/s2) 解析： 帶電小球沿絕緣棒下滑過程中，受豎直向下的重力，豎直向上的摩擦力，水平方向彈力和洛倫茲力及電場(chǎng)力作用．當(dāng)小球靜止時(shí)，彈力等于電場(chǎng)力，小球在豎直方向所受摩擦力最小，小球加速度最大，小球運(yùn)動(dòng)過程中，彈力等于電場(chǎng)力與洛倫茲力之和，隨著小球
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