内容正文:
安培力与洛伦兹力
第一章
培优课三 带电粒子在复合场中的运动
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课后·限时作业
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考点一 带电粒子在组合场中的运动
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考点二 带电粒子在叠加场中的运动
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课后·限时作业
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物理 选择性必修第二册
制 作 者:状元桥
适用对象:高中学生
制作软件:Powerpoint2010、
Photoshop cs3
运行环境:WindowsXP以上操作系统
[学习目标] 1.能够运用组合的理念分析带电粒子在组合场中的运动问题(科学思维).2.能分析带电粒子在叠加场中的受力情况和运动情况,能够正确选择物理规律求解问题(科学思维).
1.组合场
电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠,一般为两场相邻或在同一区域电场、磁场交替出现.
2.分析思路
带电粒子在电场、磁场组合场中的运动是指粒子从电场到磁场或从磁场到电场的运动.通常按时间的先后顺序将粒子的运动过程分成若干个小过程,在每一运动过程中从粒子的受力性质、受力方向和速度方向的关系入手、分析粒子在电场中做什么运动,在磁场中做什么运动.
3.运动分析及方法选择
4.带电粒子在匀强电场和匀强磁场中偏转的比较
项目
垂直电场线进入匀强电场(不计重力)
垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)
受力情况
电场力F=qE大小、方向不变
洛伦兹力F洛=qvB大小不变,方向时刻与v垂直
运动类型
类平抛运动
匀速圆周运动
运动轨迹
项目
垂直电场线进入匀强电场(不计重力)
垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)
求解方法
x=v0t,a=,偏移距离y=at2,偏转角tan φ==
偏移距离y和偏转角θ要结合圆的几何关系通过圆周运动的规律求解,r=,T=,t=T
动能
变大
不变
【例题1】 如图所示,在平面直角坐标系xOy内,第Ⅱ、Ⅲ象限内存在沿y轴正方向的匀强电场,第Ⅰ、Ⅳ象限内存在半径为L的圆形匀强磁场,磁场圆心在M(L,0)点,磁场方向垂直于坐标平面向外.一带正电粒子从第Ⅲ象限中的Q(-2L,-L)点以速度v0沿x轴正方向射入电场,恰好从坐标原点O进入磁场,从P(2L,0)点射出磁场,不计粒子重力,求:
(1)电场强度与磁感应强度大小的比值;
(2)粒子在磁场与电场中运动时间的比值.
思维导引:分析带电粒子在电场、磁场中的运动情况,运用规律求解.
解析 (1)粒子的运动轨迹如图所示,设粒子的质量和所带电荷量分别为m和q,粒子在匀强电场中运动,由类平抛运动规律及牛顿运动定律得
2L=v0t1,L=at,qE=ma,
联立解得E=;
粒子到达O点时沿+y方向的分速度为vy=at1=v0,tan α==1,故α=45°;粒子在磁场中的速度为v=v0;
由几何关系得r=L,又qvB=,
联立解得B=,则=.
(2)粒子在磁场中运动的周期为T=,
粒子在磁场中运动的时间为t2=T=,
粒子在电场中运动的时间为t1=,
解得=.
答案 (1) (2)
【变式1】 如图所示,平面直角坐标系xOy中,y轴左侧有垂直纸面向里的匀