文档介绍：带电粒子在复合场中的运动
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考情分析:
纵观近几年各种形式的高考试题,题目一般是运动情景复杂、综合性强,多把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系以及交变电场等知识有机地结合,题目难度中等偏上,对考生的空间想像能力、物理过程和运动规律的综合分析能力,及用数学方法解决物理问题的能力要求较高,题型有选择题,填空题、作图及计算题,涉及本部分知识的命题也有构思新颖、过程复杂、高难度的压轴题。
二、知识要点回顾:
三种场力的特点
(1)重力的大小为,,其数值除与带电粒子的质量有关外,还与始末位置的高度差有关。
(2)电场力的大小为,方向与电场强度E及带电粒子所带电荷的性质有关,电场力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的电荷量有关外,还与始末位置的电势差有关。
(3)洛伦兹力的大小跟速度与磁场方向的夹角有关,当带电粒子的速度与磁场方向平行时F=0;当带电粒子的速度与磁场方向垂直时,洛伦兹力的方向垂直于速度v和磁感应强度B所决定的平面。
无论带电粒子做什么运动,洛伦兹力都不做功。但重力、电场力可能做功而引起带电粒子能量的转化。
【典型例题】
类型一:带电粒子在复合场中的直线运动
例题1:如图所示,足够长的光滑绝缘斜面与水平面间的夹角为,放在水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度E=50 V/m,方向水平向左,磁场方向垂直纸面向外一个电荷量C,质量m = 0. 40 kg的光滑小球,以初速度=20 m/s从斜面底端向上滑,然后又下滑,共经过3s脱离斜面。求磁场的磁感应强度。(g取10)
变式1:如图所示,在互相垂直的水平方向的匀强电场(E已知)和匀强磁场(B已知)中,有一固定的竖直绝缘杆,杆上套有一个质量为m,电荷量为+q的小球,它们之间的动摩擦因数为,现由静止释放小球,试分析小球运动的加速度和速度的变化情况,并求出最大速度。()
类型二:带电粒子在分区域组合场中的运动
例题2: 在平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图5-,求:
(1)M、N两点间的电势差UMN;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.
变式2:如图9甲所示,在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方向水平向右(图甲中由B到C),电场强度的大小随时间变化的情况如图乙所示;磁感应强度方向垂直于纸面,=1 s时,从A点沿AB方向(垂直于BC)以初速度v
0射出第一个粒子(不计重力),并在此之后,每隔2 s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出,=BC=l,且粒子由A运动到C的时间均小于1 、磁场变化带来的影响,则以下说法正确的是( )
=2v0