文档介绍：带电粒子在复合场中的运动
清浦中学吴东
一、课标考点
:是指电场、磁场和重力场并存或者其中两种场并存的情况。带电粒子在复合场中运动时要考虑电场力、洛伦兹力和重力的作用。
2. 三种力的比较:
大小
方向
做功特点
重力
G = mg
竖直向下
做功只与始、末高度差有关
电场力
F = Eq
带正电粒子受力与电场方向相同,负电相反
W = Uq
洛伦兹力
F = BqV
左手定则
始终不做功
: (1)若粒子所受合外力为零或合外力在粒子运动的方向上,粒子做_ 直线__运动。 (2)若粒子所受合外力大小不变,方向始终与粒子的运动方向垂直,粒子做_ 匀速圆周_运动。 (3)若粒子所受合外力与速度既不平行也不垂直,粒子做__ 曲线____运动。
4. 解决带电粒子在复合场中运动的基本方法:

动力学观点;能量观点。
二、课标典例
类型一带电粒子在叠加场里的运动
类型二带电粒子在组合场里的运动
例一
例二
例三
例1:如图所示,两块水平放置的金属板长L=,间距为d=。两板间有B=,方向垂直纸面向里的匀强磁场。两板电势差U=×103v,上板电势高。当t=0时,质量m=×10-15kg,电量q= ×10-10C的正粒子,以速度V=×103m/s从两板中央水平射入。不计重力,试分析:①粒子在两板间如何运动?②粒子在两板间的运动时间是多少?
变式训练1—1
解答
变式训练1—1:若上板电势变化如图所示,下板电势始终为零。其他条件不变,试分析:①粒子在两板间如何运动?②粒子在两板间的运动时间是多少?
返回
解答
例2: 如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一与磁感线垂直且水平放置,长为L的绝缘轻绳,拉一质量为m,带有+q电荷量的摆球。若摆球可以沿圆弧往复摆动。试求摆球通过最低位置时绳上的拉力F。
返回
解答
例3:在如图所示的直角坐标系中,在y≥0的区域内有一垂直于 xOy平面的匀强磁场,在第四象限内有一平行于x轴方向的匀强电场。现使一个质量为m的带电粒子,从坐标原点O以速度V沿y轴正方向射入匀强磁场,带电粒子从点 P(a,0)射出磁场,最后再从Q点射出匀强电场,射出电场时粒子速度跟y轴的夹角为120 0。(粒子重力不计)求:①带电粒子从O点射入磁场,到达P点经历的时间。②匀强电场的场强与匀强磁场的磁感应强度大小的比值。
返回
解答
解:电场力 F=qE= q =5×10 -7 N (竖直向下)
洛伦兹力 F=Bqv= 5×10 -7 N (竖直向上)
即粒子所受两力平衡
所以,粒子应该做匀速直线运动。
运动的时间 t= =×10-4s
解(一)在t=0 — 10-4s内,粒子做匀速直线运动,位移为
L0= vt=
在10-4 — 2×10-4 s内无电场,粒子只在洛伦兹力作用下作匀速圆周运动,轨道半径为
r= =×10-2m < T= = 10-4 s

所以,粒子不会打到极板上;并在无电场的时间内,恰好在磁场中运动一周。当两板间又周期性加上电压时,粒子又重复上述运动,轨迹如图
(二)粒子运动的总时间为
t=t1 +t2= +3T
=×10-4s