带电粒子在场中的运动-复习.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,高考第一轮复习,Click to edit Master title style,浙江省温州中学徐海龙,Physics,专题,4,带电粒子在场中的运动,高考第二轮复习,思想方法提炼,带电粒子在某种场,(,重力场、电场、磁场或复合场,),中的运动问题，本质还是物体的动力学问题。受力分析、运动学分析完毕后，还是要从动力学三大方法（牛律、能量、动量）去处理。,电场力、磁场力、重力的性质和特点,：,匀强场中重力和电场力均为恒力，可能做功；,洛伦兹力总不做功；,电场力和磁场力都与电荷正负、场的方向有关，,磁场力还受粒子的速度影响，反过来影响粒子的速度变化,.,高考第一轮复习,一、安培力,1.,安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力,.,磁场对通电导线中定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力,.,2.,安培力的计算公式：,F=,BILsin,（计算时取三者垂直量即可）,3.,安培力公式的应用；,当,B,、,I,、,L,互不垂直时，可进行分解，取其垂直量即可,L,为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，并取其分解成与,V,垂直的量。相应的电流方向沿,L,由始端流向末端,；,根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力,.,高考第一轮复习,二、左手定则,1.,通电导线所受的安培力方向和磁场,B,的方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定,.,2.,安培力,F,的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线方向垂直，即,F,总是垂直于磁场与导线所决定的平面,.,但,B,与,I,的方向不一定垂直,.,高考第一轮复习,三、洛伦兹力,磁场对运动电荷的作用力,.,洛伦兹力的公式：,F=,qvB,sin,只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为,0,；,安培力的本质是磁场对运动电荷的作用力的宏观表现,.,高考第一轮复习,四、带电粒子在匀强磁场中的运动,1.,不计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动可分三种情况,一是匀速直线运动；,二是匀速圆周运动；,三是螺旋运动,.,从运动形式可分为：匀速直线运动和变加速曲线运动,.,5.,不计重力的带电粒子垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：,带电粒子垂直进入匀强电场，在电场中做匀变速曲线运动,(,类平抛运动,),垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动,(,匀速圆周运动,),高考第一轮复习,6.,在匀强磁场中做不完整圆周运动的解题思路：,(1),用几何知识确定圆心并求半径,.,因为,F,方向指向圆心，根据,F,一定垂直,v,，画出粒子运动轨迹中任意两点,(,大多是射入点和出射点,),的,F,或半径方向，其延长线的交点即为圆心，再用几何知识求其半径与弦长的关系,.,(2),确定轨迹所对的圆心角，求运动时间,.,先利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于,360,(,或,2,),计算出圆心角,的大小，再由公式,t=,T,/360,0,(,或,T,/2,),可求出运动时间,.,高考第一轮复习,五、带电粒子在复合场中运动的基本分析,1.,复合场,是指包括,电场、磁场、重力场,2.,当带电粒子在复合场中所受的合外力为,0,时，粒子将做匀速直线运动或静止,.,3.,当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做变速直线运动,.,4.,当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动,.,5.,当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的，则粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理,.,高考第一轮复习,六、电场力和洛伦兹力的比较,1.,在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用,.,2.,电场力的大小,F=,Eq,与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小,f=,Bqvsina,，与电荷运动的速度大小和方向均有关,.,3.,电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直,.,4.,电场既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小,.,5.,电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；洛伦兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能,.,6.,匀强电场中在电场力的作用下，运动电荷的偏转轨迹为抛物线；匀强磁场中在洛伦兹力的作用下，垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧,.,高考第一轮复习,七、对于重力的考虑,重力考虑与否分三种情况,.,(1),对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力,.,(2),在题目中有明确交待的是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单,.,(3),是直接看不出是否要考虑重力，但在进行受力分析与运动分析时，要由分析结果，先进行定性确定再是否要考虑重力,.,高考第一轮复习,八、动力学理论,(1),粒子所受的合力和初速度决定粒子的运动轨迹及运动性质；,(2),匀变速直线运动公式、运动的合成和分解、匀速圆周运动的运动学公式；,(3),牛顿运动定律、动量定理和动量守恒定律；,(4),动能定理、能量守恒定律,高考第一轮复习,十、在生产、生活、科研中的应用,如显像管、回旋加速器、速度选择器、正负电子对撞机、质谱仪、电磁流量计、磁流体发电机、霍尔效应等等,.,正因为这类问题涉及知识面大、能力要求高，而成为近几年高考的热点问题，题型有选择、填空、作图等，更多的是作为压轴题的说理、计算题,.,分析此类问题的一般方法为：首先从粒子的开始运动状态受力分析着手，由合力和初速度判断粒子的运动轨迹和运动性质，注意速度和洛伦兹力相互影响这一特点，将整个运动过程和各个阶段都分析清楚，然后再结合题设条件，边界条件等，选取粒子的运动过程，选用有关动力学理论公式求解,高考第一轮复习,【,例,1】,如图，在某个空间内有一个水平方向的匀强电场，电场强度,，又有一个与电场垂直的水平方向匀强磁场，磁感强度,B,10T,。现有一个质量,m,2,10,-6,kg,、带电量,q,2,10,-6,C,的微粒，在这个电场和磁场叠加的空间作匀速直线运动。假如在这个微粒经过某条电场线时突然撤去磁场，那么，当它再次经过同一条电场线时，微粒在电场线方向上移过了多大距离。（取,10m,S,2,）,高考第一轮复习,【,例,2】,如图所示，质量为,m,，电量为,q,的带正电的微粒以初速度,v,0,垂直射入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，刚好沿直线射出该场区，若同一微粒以初速度,v,0,/2,垂直射入该场区，则微粒沿图示的曲线从,P,点以,2v,0,速度离开场区，求微粒在场区中的横向,(,垂直于,v,0,方向,),位移，已知磁场的磁感应强度大小为,B.,高考第一轮复习,【,例,3】,在,xOy,平面内有许多电子,(,质量为,m,，电量为,e),从坐标原点,O,不断地以相同大小的速度,v,0,沿不同的方向射入第一象限，如图所示，现加一个垂直于,xOy,平面的磁感应强度为,B,的匀强磁场，要求这些电子穿过该磁场后都能平行于,x,轴向,x,轴正方向运动，试求出符合条件的磁场的最小面积,.,高考第一轮复习,