带电粒子在电磁场中的复杂运动.ppt

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,带电粒子在电磁场中的复杂运动,一、电场运动和磁场运动的连接与组合,【,例题,1】,如图所示，在,x,轴上方有垂直于,xy,平面向里的匀强磁场，磁感应强度为,B,；在,x,轴下方有沿,y,轴负方向的匀强电场，场强为,E.,一质量为,m,，电量为,-q,的粒子从坐标原点,O,沿着,y,轴正方向射出射出之后，第三次到达,x,轴时，它与点,O,的距离为,L.,求此粒子射出的速度,v,和在此过程中运动的总路程,s(,重力不计,).,【,例题,2】,如,图,所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为,E,、方向水平向右，电场宽度为,L,；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为,B,，方向垂直纸面向里。一个质量为,m,、电量为,q,、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的,O,点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到,O,点，然后重复上述运动过程。求：,（,1,）中间磁场区域的宽度,d,；（,2,）带电粒子从,O,点开始运动到第一次回到,O,点所用时间,t,。,【,例题,3】,如图所示，在,xOy,平面内的第,象限中有沿,y,方向的匀强电场，场强大小为,E,在第,I,和第,II,象限有匀强磁场，方向垂直于坐标平面向里有一个质量为,m,，电荷量为,e,的电子，从,y,轴的,P,点以初速度,v,0,垂直于电场方向进入电场（不计电子所受重力），经电场偏转后，沿着与,x,轴负方向成,45,0,角进入磁场，并能返回到原出发点,P.,(1),简要说明电子的运动情况，并画出电子运动轨迹的示意图；,(2),求,P,点距坐标原点的距离；,(3),电子从,P,点出发经多长时间再次返回,P,点？,【,例题,4】,如图所示，粒子源,S,可以不断地产生质量为,m,、电荷量为,+,q,的粒子,(,重力不计,),粒子从,O,1,孔漂进,(,初速不计,),一个水平方向的加速电场，再经小孔,O,2,进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度大小为,E,，磁感应强度大小为,B,1,，方向如图虚线,PQ,、,MN,之间存在着水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为,B,2(,图中未画出,),有一块折成直角的硬质塑料板,abc,(,不带电，宽度很窄，厚度不计,),放置在,PQ,、,MN,之间,(,截面图如图,),，,a,、,c,两点恰在分别位于,PQ,、,MN,上，,ab,=,bc,=,L,，,=45,现使粒子能沿图中虚线,O,2,O,3,进入,PQ,、,MN,之间的区域,(1),求加速电压,U,1,(2),假设粒子与硬质塑料板相碰后，速度大小不变，方向变化遵守光的反射定律粒子在,PQ,、,MN,之间的区域中运动的时间和路程分别是多少？,【,解题小结,】,：,正确分析计算起始段的运动非常重要，它是解好全题的基础。上下过程之间的连接常体现在速度的大小、方向和空间位置（长度、角度等）关系。运动过程的呈现方式往往只给出初始段的运动，后面的运动性质有时要根据前步计算结果生成。有时也采用倒叙法，要求从最后过程分析，往前推出全过程。所以，处理好“连接点”最为关键。,二、叠加场中的运动,【,例题,5】,如图所示，坐标系,xOy,位于竖直平面内，在该区域内有场强,E=,12N/C,、方向沿,x,轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为,B=,2T,、沿水平方向且垂直于,xOy,平面指向纸里的匀强磁场一个质量,m=,410,-5,kg,，,电量,q=,2.510,-5,C,带正电的微粒，在,xOy,平面内做匀速直线运动，运动到原点,O,时，撤去磁场，经一段时间后，带电微粒运动到了,x,轴上的,P,点取,g,=10 m,s2,，求,:,（,1,）微粒运动到原点,O,时速度的大小和方向；,（,2,）,P,点到原点,O,的距离；,F,f,G,【,例题,6】,如图甲所示，在边界,MN,左侧存在斜方向的匀强电场,E,1,，在,MN,的右侧有竖直向上、场强大小为,E,2,=0.4N/C,的匀强电场，还有垂直纸面向内的匀强磁场,B,（图甲中未画出）和水平向右的匀强电场,E,3,（图甲中未画出），,B,和,E,3,随时间变化的情况如图乙所示，,P,1,P,2,为距,MN,边界,2.28m,的竖直墙壁，现有一带正电微粒质量为,410,-7,kg,，电量为,110,-5,C,，从左侧电场中距,MN,边界,1/15,m,的,A,处无初速释放后，沿直线以,1m/s,速度垂直,MN,边界进入右侧场区，设此时刻,t,=0,，,取,g,=10m/s,2,求：,（,1,）,MN,左侧匀强电场的电场强度,E,1,（,sin37=0.6,）；,（,2,）带电微粒在,MN,右侧场区中运动了,1.5s,时的速度；,图见黑板！,G,qE1,ma1,E3,B,【,例题,7】,：如图所示，在地面附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场匀强磁场的磁感应强度为,B,，方向水平并垂直纸面向里，一质量为,m,、带电量为,+q,的带电微粒在此区域恰好做速度大小为,v,的匀速圆周运动（重力加速度为,g,）,(1),求此区域内电场强度的大小和方向；,(3),在,(2),问中微粒运动,P,点时，突然撤去磁场，同时电场强度大小不变，方向变为水平向右，则该微粒运动中距地面的最大高度是多少？,(2),若某时刻微粒运动到场中距地面高度为,H,的,P,点，速度与水平方向成,45,，如图所示则该微粒至少须经多长时间运动到距地面最高点？最高点距地面多高？,【,解题小结,】,：,带电粒子在多种场力（重力、电场力、洛伦兹力等）和一些约束（绳、杆、平面、斜面等）共同作用下会做各种各样的运动（直线、圆周、类平抛、一般曲线运动）。首先要正确分析受力确定运动性质，然后运用运动学规律求解。常设计几段不同的叠加情况，即考查,2-3,种本题性质的运动，所以使问题显得复杂。此外，必须熟练应用运动的合成和分解处理本类问题。,