帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-資料下載頁(yè)
2025-05-11 05:30本頁(yè)面
【正文】 對(duì)點(diǎn)：牛頓第二定律；對(duì)過(guò)程：能量觀點(diǎn) 高效課堂 高效備考 課堂高效 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)： 勻速直線 例 1： 設(shè)在地面上方的真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng) .已知電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是相同的 ,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 E=4V/m,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 B=0． v=20m/s的速度在此區(qū)域內(nèi)沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) ,求此帶電質(zhì)點(diǎn)的電量與質(zhì)量之比 q/m以及磁場(chǎng)的所有可能方向 . 勻速直線運(yùn)動(dòng)：平衡條件列方程求解 與熟悉的勻速直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題處理方法相同 復(fù)合場(chǎng)：受力的變化 處理方法沒(méi)有任何變化 高效課堂 高效備考 課堂高效 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)： 勻變速直線 例 2： 質(zhì)量為 m、電量為 q的小球，從傾角為 θ的光滑絕緣斜面上由靜止下滑，整個(gè)斜面置于方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，如圖所示，若帶電小球下滑后某時(shí)刻對(duì)斜面的作用力恰好為零，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A．小球帶正電 B．小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做加速度增大，而速度也增大的變加速直線運(yùn)動(dòng) D．小球在下滑的過(guò)程中，當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r(shí)的速率為 預(yù)設(shè)問(wèn)題 1：斜面的最小長(zhǎng)度？ cosmgBq?θ 預(yù)設(shè)問(wèn)題 2：若斜面粗糙小球的運(yùn)動(dòng)情況？ 預(yù)設(shè)問(wèn)題 3：存在沿斜面向下或豎直向下的電場(chǎng)，小球的運(yùn)動(dòng)情況？小球負(fù)電？ 預(yù)設(shè)問(wèn)題 4：受洛侖茲力做勻變速運(yùn)動(dòng)，情景設(shè)置？ 預(yù)設(shè)問(wèn)題 5：處理方法與一般的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題是否一致 針對(duì)題干條件我們還能求解什么問(wèn)題？我們還能怎么對(duì)條件進(jìn)行一下改變？ 高效課堂 高效備考 課堂高效 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)： 變加速直線 例 3： 如圖所示，豎直絕緣桿處于方向彼此垂直，大小分別為 E和 B的勻強(qiáng)電磁場(chǎng)中，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外．一個(gè)質(zhì)量為 m，帶正電為 q的小球從靜止開(kāi)始沿桿下滑，且與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ （ 1）小球速度多大時(shí)，小球加速度最大 ?最大加速度是多少 ? （ 2）小球下滑的最大速度是多少 ? 分析受力 關(guān)注變力 關(guān)注 a、 v變化 關(guān)注特殊狀態(tài) 牛頓第二定律 平衡條件列方程 能量觀點(diǎn) 預(yù)設(shè)問(wèn)題 2：下降 h時(shí)速度大最大，摩擦力做功？ 預(yù)設(shè)問(wèn)題 1：若磁場(chǎng)反向？ 高效課堂 高效備考 課堂高效 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)： 類平拋 +勻速圓周 例 4： 如圖所示， x軸上方存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外（圖中未畫(huà)出）。 x軸下方存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為 E，方向沿與 x軸負(fù)方向成60176。 角斜向下。一個(gè)質(zhì)量為 m，帶電量為＋ e的質(zhì)子以速度v0從 O點(diǎn)沿 y軸正方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。質(zhì)子飛出磁場(chǎng)區(qū)域后，從 b點(diǎn)處穿過(guò) x軸進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，速度方向與 x軸正方向成 30176。 ，之后通過(guò)了 b點(diǎn)正下方的 c點(diǎn)。不計(jì)質(zhì)子的重力。 （ 1）畫(huà)出質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的軌跡，并求出圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑和最小面積； （ 2）求出 O點(diǎn)到 c點(diǎn)的距離。 單獨(dú)的電場(chǎng) +單獨(dú)的磁場(chǎng) 電場(chǎng)：類平拋 +磁場(chǎng)：勻速圓周 方法規(guī)律與處理平拋、勻速圓周相同 高效課堂 高效備考 課堂高效 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)： 勻變速直線 +勻速圓周 例 5： 如圖所示，屏 MN與 y軸平行且距離為 L，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng) E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B已知，將質(zhì)量為 m，電荷量為 q的負(fù)電荷（不計(jì)重力）從（ 0，y）處由靜止釋放，欲使電荷能夠打在屏 MN與 x軸相交的 p點(diǎn) （ 1）應(yīng)該從何處釋放電荷，即 y的可能取值 ? （ 2）電荷從釋放到打在屏上共需多長(zhǎng)時(shí)間？ 方法規(guī)律與勻變速、勻速圓周相同 單獨(dú)的電場(chǎng) +單獨(dú)的磁場(chǎng) 電場(chǎng)：勻變速 +磁場(chǎng)：勻速圓周 高效課堂 高效備考 課堂高效 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)： 類平拋 +勻速圓周 例 6： 在圖所示的坐標(biāo)系中，軸水平，軸垂直，軸上方空間只存在重力場(chǎng)，第 Ⅲ 象限存在沿軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在第 Ⅳ 象限由沿軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小與第 Ⅲ 象限存在的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等。一質(zhì)量為，帶電荷量大小為的質(zhì)點(diǎn)，從軸上處的點(diǎn)以一定的水平速度沿軸負(fù)方向拋出，它經(jīng)過(guò)處的點(diǎn)進(jìn)入第 Ⅲ 象限，恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，又經(jīng)過(guò)軸上方的點(diǎn)進(jìn)入第 Ⅳ 象限，試求： （ 1）質(zhì)點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向； （ 2）第 Ⅲ 象限中勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??； （ 3）質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入第 Ⅳ 象限且速度減為零時(shí)的位置坐標(biāo) 三場(chǎng)共存：重力、電場(chǎng)力平衡 — 與單獨(dú)磁場(chǎng)相同 單獨(dú)的電場(chǎng) +電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)復(fù)合 電場(chǎng)：勻變速 +復(fù)合場(chǎng)：勻速圓周 a E（ ） E P2(2h,0) x y 0 P1(0,h) P3(0,2h) B（ ） 高效課堂 高效備考 課堂高效 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)： 思考、討論一：場(chǎng)的存在形式 思考、討論二：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的情景 單獨(dú)的電場(chǎng)、單獨(dú)的磁場(chǎng)、三種場(chǎng)共存的空間、電場(chǎng)重力場(chǎng)共存 單獨(dú)的磁場(chǎng)、三場(chǎng)共存且兩種場(chǎng)力平衡 思考、討論三：不同形式場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況 單獨(dú)的磁場(chǎng)：勻速圓周； 單獨(dú)電場(chǎng)：勻變速直線、類平拋； 電場(chǎng)重力場(chǎng)共存：運(yùn)動(dòng)形式同上； 三場(chǎng)共存：勻速圓周 高效課堂 高效備考 課堂高效 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)： 變速圓周 例 7： 如圖所示，半徑為 R的光滑絕緣豎直環(huán)上，套有一電量為 q的帶正電的小球，在水平正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，已知小球所受的電場(chǎng)力與重力的大小相等。磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為 B，求： （ 1）在環(huán)頂端處無(wú)初速釋放小球，小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的最大磁場(chǎng)力； （ 2）若要小球能在豎直圓環(huán)上做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，在頂端釋放時(shí)初速必須滿足什么條件？ 預(yù)設(shè)問(wèn)題 1：如果繩牽連？ B E R 預(yù)設(shè)問(wèn)題 2：磁場(chǎng)反向計(jì)算最大彈力？ 預(yù)設(shè)問(wèn)題 3：洛侖茲力的影響？ 追問(wèn) 1：撤去束縛物是否可以實(shí)現(xiàn)變速圓周？ 追問(wèn) 2：與以往變速圓周運(yùn)動(dòng)處理方法的異同？要注意什么？ 高效課堂 高效備考 課堂高效 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)：收效 ，但每種題目方法掌握得會(huì)比較牢固 件 ，這是一種良好的思維習(xí)慣 。 本節(jié)課可以很好的鍛煉學(xué)生的分析綜合能力 高效課堂
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