磁场《带电粒子在复合场中的运动》导学案(高三物理一轮复习).doc

第三单元《带电粒子在复合场中的运动》导学案

一、带电粒子在复合场、组合场中的运动

1.复合场与组合场：

(1)复合场：电场、_____、重力场共存,或其中某两场共存。

(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠,或在同一区域,电场、磁场分时间段或分区域交替出现。

二、带电体在复合场中运动时受力分析

带电物体在重力场、电场、磁场中运动时，其运动状态的改变由其受到的合力决定，因此，对运动物体进行受力分析时必须注意以下几点：

①受力分析的顺序：先场力(包括重力、电场力、磁场力)、后弹力、再摩擦力等。

②场力分析：重力：大小，方向。

电场力：大小，方向。

洛仑兹力：大小，方向。

③电子、质子、离子等微观粒子无特殊说明一般不计重力；带电小球、尘埃、油滴、液滴等带电颗粒无特殊说明一般计重力；如果有具体数据．可通过比较确定是否考虑重力。

三、带电粒子在复合场中的运动分析

正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提

带电粒子在叠加场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及其初始状态的速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析。

(1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时,将处于_____状态或_____________状态。

(2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小_____,方向_____时,带电粒子在洛伦兹力的作用下,在垂直于匀强磁场的平面内做_________运动。

(3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化,且与初速度方向不在_________上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线。

(4)分阶段运动：带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域,其运动情况随区域发生变化,其运动过程由几种不同的运动阶段组成

例1．如图一所示，一个质量为m、电荷量为＋q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中,圆环运动的速度图象可能是图中的()

图一

四、带电粒子在复合场中运动的应用实例

装置

原理图

规律

质谱仪

?

粒子由静止被加速电场加速qU=_____,在磁场中做匀速圆周运动qvB=______,则比荷

回旋加速器

?

交流电的周期和粒子做圆周运动的周期_____,粒子在圆周运动过程中每次经过D形盒缝隙都会被加速。由qvB=得Ekm=

速度选择器

若qv0B＝Eq，即v0＝，粒子做运动

磁流体发电机

等离子体射入，受洛伦兹力偏转，使两极板带正、负电，两极电压为U时稳定，

qeq\f(U,d)＝，U＝

电磁流量计

eq\f(U,D)q＝所以v＝所以Q＝vS＝eq\f(U,DB)πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,2)))2

霍尔效应

当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差

U=

五、“电偏转”和“磁偏转”的比较

垂直进入磁场(磁偏转)

垂直进入电场(电偏转)

情景图

受力

FB＝qv0B，大小不变，方向总指向圆心，方向变化，FB为变力

FE＝qE，FE大小、方向不变，为恒力

运动

规律

匀速圆周运动

r＝eq\f(mv0,Bq)，T＝eq\f(2πm,Bq)

类平抛运动

vx＝v0，vy＝eq\f(Eq,m)t

x＝v0t，y＝eq\f(Eq,2m)t2

运动时间

t＝eq\f(θ,2π)T＝eq\f(θm,Bq)

t＝eq\f(L,v0)，具有等时性

动能

不变

变化

例2、在如图所示宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使初速度是v0的某种正粒子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出)，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为θ(不计粒子的重力)，问：

(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？

(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？

六、典型题型

（一）、带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动

例3、如图，有位于竖直平面上的半径为R的圆