带电粒子在组合场中的运动.ppt

第32页,共57页，2024年2月25日，星期天第33页,共57页，2024年2月25日，星期天第34页,共57页，2024年2月25日，星期天第35页,共57页，2024年2月25日，星期天带电粒子在复合场中运动的一般思路1.带电粒子在复合场中运动的分析方法和一般思路(1)弄清复合场的组成，一般有磁场、电场的复合，磁场、重力场的复合，磁场、电场、重力场三者的复合．(2)正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析．(3)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合．(4)对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题，要分阶段进行处理．第36页,共57页，2024年2月25日，星期天(5)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律．①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时根据受力平衡列方程求解．②当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时应用牛顿定律结合圆周运动规律求解．③当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解．④对于临界问题，注意挖掘隐含条件．第37页,共57页，2024年2月25日，星期天第38页,共57页，2024年2月25日，星期天第39页,共57页，2024年2月25日，星期天第40页,共57页，2024年2月25日，星期天第41页,共57页，2024年2月25日，星期天第42页,共57页，2024年2月25日，星期天第43页,共57页，2024年2月25日，星期天第44页,共57页，2024年2月25日，星期天【例2】一绝缘细棒处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒与磁场垂直，磁感线垂直指向纸内，如图所示．棒上套一个可在其上滑动的带负电的小球C，小球质量为m，电荷量为q，球与棒间动摩擦因数为μ.让小球从棒上端由静止下滑，求：(1)小球的最大加速度；(2)小球的最大速度．第45页,共57页，2024年2月25日，星期天 解：(1)带电小球开始下滑后，受到重力、洛伦兹力、绝缘棒的支持力以及摩擦力的作用．由牛顿第二定律，可得第46页,共57页，2024年2月25日，星期天如图所示，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，杆上套一个质量为m、电量为＋q的小球，它们之间的动摩擦因数为μ，现由静止释放小球试求小球沿棒运动的最大加速度和最大速度vmax.(mg＞μqE，小球的带电量不变)第47页,共57页，2024年2月25日，星期天第48页,共57页，2024年2月25日，星期天 (2)当小球速度再增大时，支持力将改变方向而且必将进一步增大，从而使得加速度再逐渐减小．因此，小球做加速度先增大、后减小的变加速运动，一直到加速度减小为零时，其速度达到最大．即第49页,共57页，2024年2月25日，星期天此题属于带电粒子在“重力场和磁场”中的加速度、速度“临界值”问题．这里需要注意的是：洛伦兹力的大小的变化导致了支持力、摩擦力发生变化；速度达到最大时，物体开始做匀速直线运动．认识到这两点，再应用牛顿第二定律结合“临界条件”，问题则不难解决．这一基本原则或解题思想，理应贯穿于所有受洛伦兹力的“粒子”的各种运动问题的解决之中．第50页,共57页，2024年2月25日，星期天如图所示，空间存在水平方向的匀强电场E和垂直纸面向外的匀强磁场B，一个质量为m、带电量为q的小球套在不光滑的足够长的竖直绝缘杆上，自静止开始下滑，则()A．小球的动能不断增大，直到某一最大值B．小球的加速度不断减小，直至为零C．小球的加速度先增大后减小，最终为零D．小球的速度先增加后减小，最终为零第51页,共57页，2024年2月25日，星期天 解析：无论小球带正电还是带负电，所受电场力与洛伦兹力的方向总是相反的．设小球带正电，受力如图①②③所示．小球在下滑过程中，随着速度v的增加，F洛增大，杆的弹力FN先减小后增大，摩擦力Ff也随之先减小后增大．当qvB=qE时，FN=0，Ff＝0，此时a最大，amax＝g；此后，v继续增大，FN反向增大，Ff也增大，当μ(qvB－qE)＝mg时，a＝0，达到最大速度，以后小球沿杆匀速下滑．故选项A、C正确．第52页,共57页，2024年2月25日，星期天【方法与知识感悟】叠加场是指在同一空间区域有重力场、电场、磁场中的两种场或三种场互相并存叠加的情况．常见的叠加场有：电场与重力场