1、建湖二中2016届高二物理学历案203.6带电粒子在匀强磁场中的运动（3） -带电粒子在复合场中的运动【课案设计】卞加荣【学习目标】 1. 会分析、处理带电粒子在叠加场中运动的。2.会分析、处理带电粒子在组合场场中运动的。【重点、难点】 带电粒子的受力分析、运动分析【课前预学】1叠加场与组合场(1)叠加场：电场、 磁场 、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、磁场分时间段交替出现2三种场的比较名称力的特点功和能的特点重力场大小：Gmg方向：竖直向下重力做功与路径无关重力做功改变物体的重力势能静电场大小：FqE方向：正电荷受力方向与
2、场强方向相同；负电荷受力方向与场强方向相反电场力做功与路径无关WqU电场力做功改变电势能磁场洛伦兹力FqvB方向可用左手定则判断洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的动能3带电粒子在复合场中的运动分类 (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，将处于静止状态或做 。(2)匀速圆周运动 当带电粒子所受的重力与电场力大小相等 ，方向相反时，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 。(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同一条直线上，粒子做 曲线运动，这时粒子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
3、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。【课中学习】一、 带电粒子在叠加场中的运动分析电荷在叠加场中的运动一般有两种情况：(1)直线运动：如果电荷在叠加场中做直线运动，一定是做匀速直线运动，合力为零(2)圆周运动：如果电荷在叠加场中做圆周运动，一定是匀速圆周运动，重力和电场力的合力为零，洛伦兹力提供向心力例1 如图所示，某空间存在着正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面水平向里。E=10N/C,B=1T，现在有一个质量m=2kg、q=+2C的液滴以某速度垂直于磁场方向进入该区域恰能作匀速直线运动。g取10m/
4、这个速度的大小是 ，方向是 。 例2一带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动，求：(1)该带电微粒的电性？(2)该带电微粒的旋转方向？(3)若已知圆的半径为r，电场强度的大小为E，磁感应强度的大小为B，重力加速度为g，则线速度为多少？二、 带电粒子在组合场中的运动分析带电粒子在电场、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例3如图所示，在y0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y0的空间中，
5、存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y=-2h处的P3点。不计重力。求：（1）电场强度的大小（2）粒子到达P2时速度的大小和方向（3）磁感应强度的大小。【课后作业】1 .如图所示，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里。一质量为m，带正电，电量为q的油滴以速度v与水平方向成45角进入两场区域（场区域足够大），这个带电油滴在场区内做直线运动，重力加速度为g，则电场的场强大小E=_。磁场的磁感强度大小B=_。若油滴运动到A点
6、时，突然将电场方向变为竖直向上（场强的大小不变），此时油滴的加速度大小为_，此后油滴将做_运动。2带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将( )A可能做直线运动 B可能做匀减速运动C一定做曲线运动 D可能做匀速圆周运动3三个相同的小球a、b、c带有相同电荷量的正电荷，从同一高度由静止开始下落，当落下h1高度后a球进入水平向左的匀强电场，b球进入垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，它们到达水平面上的速度大小分别用va、vb、vc表示，若不计空气阻力，它们的关系是( )A vavbvcBvavbvcC
7、vavbvc Dvavbvc4如图所示，虚线空间中存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场，有一个带正电小球(电荷量为q，质量为m)从正交或平行的电磁复合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的是( ) 5如图所示，两板间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动最低点，忽略重力，下列说法正确的是（ ）A离子必带正电荷 BA和B点位于同一高度C离子在C点速度最大D离子在B点时，将沿原曲线返回A点6带电平行板中匀强电场竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，某带
8、电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动，现使小球从稍低些的b点开始自由滑下，在经P点进入板间的运动过程中不可能的是（ ）A其动能将会增大 B其电势能将会增大C小球所受的洛仑兹力将会增大 D小球所受的电场力将会增大7如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为( )Ad随v0增大而增大，d与U无关Bd随v0增大而增大，d随U增大而增大Cd随U增大而增大，d与v0无关D
9、d随v0增大而增大，d随U增大而减小8.如图所示, 在水平地面上方有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域.磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.一质量为m、带电荷量为q的带正电微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做速度大小为v的匀速圆周运动,重力加速度为g.(1)求此区域内电场强度的大小和方向.(2)若某时刻微粒在场中运动到P点时,速度与水平方向的夹角为60,且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径.求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离.(3)当带电微粒运动至最高点时,将电场强度的大小变为原来的1/2 (方向不变,且不计电场变化对原磁场的影响),且带电微粒能落至地面,求带电微粒落至地面时的速度大小. 9.如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B2103 T；磁场右边是宽度L0.2 m、场强E40 V/m、方向向左的匀强电场一带电粒子电荷量为q3.21019 C的负电荷，质量m6.41027 kg，以v4104 m/s 的速度沿OO垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右边界射出不计重力求：(1)大致画出带电粒子的运动轨迹(画在题图上)；(2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径；(3)带电粒子飞出电场时的动能