文档介绍::电场、磁场
主题
知识点
要求
说明
物质的电结构、电荷守恒
I
静电现象的解释
I
点电荷
I
库仑定律
II
静电场
I
电场强度、点电荷的场强
用分解的方法,分解位移还是分解速度要视具体 情况而定。
两个方向上的运动具有等时性。
功能观点
首先对带电体受力分析,再分析运动形式,然后再根据具体情况选用公式计算。
(1) 若选用动能定理,则要分清有多少个力做功,是恒力做功还是变力做 功,同时要明确初末状态及运动过程中动能的增量。
(2) 若选用能量守恒定律,则分清带电体在运动中共有多少种能量参与转 化,哪些能量是增加的,哪些能量是减少的,表达式有两种。
①初状态和末状态的能量相等,即
En
②一种形式的能量增加必然引起另一种形式的能量减少,即
这种方法不仅适用于匀变速运动,对非匀变速运动(非匀强电场 中)也同样适用。
,边长为L的正方形区域abed内存在着匀强电场,电量为q、动
能为 " b
(1)若粒子从c点离开电场,求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能;
(2)若粒子离开电场时动能为 解析:(1)粒子在电场中做类平抛运动,
在垂直于电场方向:
— ip《超qa
在平行于电场方向: "J " ,
所以 贝|j -qEL+ -5^
(2)若粒子由be边离开电场,则 L・“, 皿 皿.,
I , q‘矽0
由动能定理得: .气2 ' 吗,
) £r =
qL
若粒子由cd边离开电场,由动能定理得:
答案:(1)
qL ,粒子由cd边离开电场时,
点评:本题涉及了带电粒子在电场中的类平抛运动,目的是考查考生能否根 据实际情况,全面系统地分析问题,也考查了考生对物理规律的灵活应用。
(三)带电粒子在磁场中的运动
粒子在有界磁场中运动的临界问题,当某种物理现象变化为另一种物理现象 或物体从一种状态变化为另一种状态时,发生这种质的飞跃的转折状态通常称为 临界状态,粒子进入有边界的磁场,由于边界条件的不同,而出现涉及临界状态 的临界问题,如带电粒子恰好不能从某个边界射出磁场,可以根据边界条件确定 粒子的轨迹、半径、在磁场中的运动时间等。
带电粒子在磁场中运动的多解问题
带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,由于各种因素的影响,使问题 形成多解,多解形成的原因一般有以下几个方面:
(1) 带电粒子电性不确定形成多解
受洛伦兹力作用的带电粒子,可能带正电荷,也可能带负电荷,在相同的初 速度的条件下,正负粒子在磁场中运动轨迹不同,导致双解。
(2) 磁场方向不确定形成多解
有些题目只告诉了磁感应强度的大小,而未具体指出磁感应强度方向,此时 必须要考虑磁感应强度方向,导致多解。
(3) 临界状态下惟一形成多解
带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时,由于粒子运动轨迹是圆弧状,
X X X X
因此,它可能穿过去了,也可能转过
(4)运动的往复性形成多解
带电粒子在部分是电场,部分是磁场空间运动时,运动往往具有往复性,因 而形成多解。
,真空室内存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强
度的大小 处,有一个点状的 8放射源S,它向各个方向发射
粒子,粒子的速度都是 T-lOxlO1!!!/!,已知 □粒子的电荷与质量之 比^-5 OxlOTC/kg现只考虑在图纸平面中运动的或粒子,求ab上 被 &粒子打中的区域的长度。
X X X X X.
X * X: X x
/:
X x x«S X X
X X X X x
解析: a粒子带正电,故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动,用R
表示轨道半径,有 由此得
代入数值得 R-lOcm
可见, 2R.>L>Elo
因朝不同方向发射的 M粒子的圆轨迹都过S,由此可知,某一圆轨迹在
图中N左侧与ab相切,则此切点 P1就是 皿粒子能打中的左侧最远点,
为定出 P1点的位置,可作平行于ab的直线cd, cd到ab的距离为R,以S
为圆心,R为半径,作孤交cd于0点,过0点作ab的垂线,它与ab的交点即
Pi
由几何关系得:
再考虑N的右侧,任何 8粒子在运动中离S的距离不可能超过2R,以
2R为半径、S为圆心作圆,交ab于N右侧的 「2点,此即右侧能打到的最远 点。
由图中几何关系得
所求长度为 代入数值得 PlPa-Memo⑤
点评:(1)本类问题的关键是确定临界点,寻找临界点的两种有效方法:
轨迹圆的缩放:当粒子的入射方向不变而速度大小可变时,粒子做圆周运动的 轨迹圆心一定在入射点所受洛伦兹力所表示的射线上,但位置(半径R)不确