粒子在复合场中运动.docx

1、粒子在复合场中运动授课教案学生姓名： 周哲宇 授课教师： 章乐 班主任： 徐璐 科目： 物理 上课时间： 2012 年 月 日 时 时授课内容授课标题带电粒子在复合场中的运动学习目标重点难点学生知识弱点以及针对性教学学生情况分析针对性教学学科主任批阅意见： 授课学案学生姓名： 授课教师： 章乐 班主任： 科目： 物理 上课时间： 2012 年 月 日 时 时跟踪上次授课情况上次授课回顾 完全掌握 基本掌握 部分掌握 没有掌握作业完成情况 全部完成 基本完成 部分完成 没有完成本次授课内容授课标题带电粒子在复合场中的运动学习目标重点难点授课内容一、 带电粒子在复合场中运动的几种情况：1、 带电粒

2、子在电场中的运动（1） vo方向与E的方向在一条直线上： （2） vo方向与E的方向垂直： 求解的方法与相关公式：（3） 以点电荷为圆心的运动或受装置约束的运动： 圆周运动。 2、 带电粒子在磁场中的运动：（1） vo方向与B的方向在一条直线上： （2） vo方向与B的方向垂直： 求解的方法与相关公式：3、 带电粒子在叠加场中的运动：（1） 无约束运动（只受电场力） E与g并存：求qE与mg的合力分析运动可能性 B与g并存：qvB=mg时： 复杂运动：只有重力做功时：机械能守恒 E与B并存：qvB=qE时： 复杂运动：动能定理 E、B、g并存：三力平衡： qE=mg：F合= ： 运动 复杂运动

3、：动能定理 （2） 有约速运动（如有轻绳、轻杆、圆环、斜面等问题）注意：当垂直于v方向合力为0时，做直线运动；当除qvB外其他力合力为0时，作圆周运动。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：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。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 。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

4、确定是否考虑重力。三、带电体在复合场中运动分析的两条线索：1、力与运动的关系。2、功能关系。四、应用实例：装置原理图规律速度选择器若粒子做匀速直线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。霍尔效应电磁流量计 质谱仪电子经U加速，从A孔入射经偏转打到P点， 比荷回旋加速器D形盒内分别接频率为的高频交流电源两极，带电粒子在窄缝间电场加速，在D形盒内偏转要点一 复合场（叠加场） 即学即用1.一带电粒子以初速度v0先后通过匀强电场E和匀强磁场B,如图甲所示,电场和磁场对粒子做功为W1;若把电场和磁场正交叠加后,如图乙所示,粒子仍以v0E/B的速度穿过叠加场区

5、,电场和磁场对粒子做功为W2（不计重力的影响）,则 （ ）A.W1=W2 B.W1W2 D.无法比较要点二 带电粒子在复合场中的运动分析 即学即用2.如图所示,与电源断开的带电平行金属板相互正对水平放置,两板间存在着水平方向的匀强磁场.某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止开始滑下,经过轨道端点P（轨道上P点的切线沿水平方向）进入板间后恰好沿水平方向做直线运动.若保持磁感应强度不变,使两板间距离稍减小一些,让小球从比a点稍低一些的b点由静止开始滑下,在经P点进入板间的运动过程中 （ ）A.洛伦兹力对小球做负功B.小球所受电场力变大C.小球一定做曲线运动D.小球仍可能做直线运动题型1 带电粒子在

6、复合场中的平衡问题【例1】设在地面上方的真空室内存在匀强电场和匀强磁场.已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的,电场强度的大小E=4.0 V/m,磁感应强度的大小B=0.15 T.今有一个带负电的质点以v=20 m/s的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动,求此带电质点的电荷量与质量之比q/m以及磁场的所有可能方向.（角度可用反三角函数表示）题型2 带电粒子在复合场中的曲线运动问题【例2】ab、cd为平行金属板,板间匀强电场场强E=100 V/m,板间同时存在如图所示的匀强磁场,磁感应强度B=4 T,一带电荷量q=110-8 C,质量m=110-10 kg的微粒,以速度v0=30 m/s

7、垂直极板进入板间场区,粒子做曲线运动至M点时速度方向与极板平行,这一带电粒子恰与另一质量和它相等的不带电的微粒吸附在一起做匀速直线运动,不计重力.求:（1）微粒带何种电荷.（2）微粒在M点与另一微粒吸附前的速度大小.（3）M点距ab极板的距离.2.如图所示,在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中,电荷量为q的液滴在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动,已知电场强度为E,磁感应强度为B,则油滴的质量和环绕速度分别为 （ ）A. B. C.B D. 3.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、电荷量为+q的小球,它们之间的摩擦因数为

8、,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.（mgqE,小球的带电荷量不变）4.如图所示,一质量为m,带电荷量为+q的小物体,在水平方向的匀强磁场B中,从倾角为的绝缘光滑足够长的斜面上由静止开始下滑,求:（1）此物体在斜面Q上运动的最大速度.（2）此物体在斜面上运动的距离.（3）此物体在斜面上运动的时间.【例3】如图8-4-4甲所示，匀强电场方向水平向右，匀强磁场垂直于纸面向里。一质量为m、带电量为q的微粒以速度v与磁场垂直、与电场成450角射入复合场中恰好做匀速直线运动，求电场E的大小及磁场B的大小。拓展1、如图8-4-5所示，质量为m、电荷量为q的小球套在竖直放置的绝缘杆上

9、，球与杆的动摩擦因素为，匀强电场与匀强磁场的方向如图所示，电场强度为E，磁感应强度为B。小球由静止释放后沿杆下滑。设杆足够长，电场与磁场的范围足够大，求球运动过程中小球的最大加速度和最大速度。【例4】如图8-4-7所示，在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场，场强大小为E。在其他象限中存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。A是y轴上的一点，它到坐标原点O的距离为h；C是x轴上的一点，到O的距离为l。一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域，继而同过C点进入磁场区域，并在此通过A点，此时速度与y轴正方向成锐角。不计重力作用。试求：（1）粒子经过C点

10、是速度的大小和方向；（2）磁感应强度的大小B。 拓展如图8-4-8所示，在y0的空间存在匀强电场，场强沿y轴的负方向；在y0的空间，存在匀强磁场，磁感应应强度垂直于纸面向外。一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y=h处的P1点时速率为v0，方向沿x轴的正方向；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：电场强度的大小；粒子到达P2点时的速度的大小和方向；磁感应强度的大小。【例5】竖直的平行金属平板A、B相距d，板长为L，板间的电压为U，垂直于纸面向里、磁感应强度为B的磁场只分布在两板之间，如图8-4-10所示。带电量为+q、质量为m

11、的油滴从正上方下落并在两板中央进入板内空间。已知刚进入时电场力大小等于磁场力大小，最后油滴从板的下端点离开，求油滴离开场区时速度的大小？学生对于本次课的评价： 特别满意 满意 一般 不满意 学生签字：一般、不满意，选此两项需要写相关说明。非常满意、满意，选择此两项不要求写说明。学科主任批阅意见： 学生作业学生姓名： 周哲宇 授课教师： 章乐 班主任： 徐璐 科目： 物理 上课时间： 年 月 日 时 时本次授课内容授课标题学习目标重点难点课后作业1、带电粒子（不计重力）所处的状态可能是（ ）只在磁场中处于平衡状态 只在电场中做匀速圆周运动只在匀强磁场中做平抛运动 只在匀强电场中做匀速直线运动 A

12、、 B、 C、 D、2、空间存在一匀强磁场B，其方向垂直纸面向里，另有一个点电荷+Q的电场，如图所示，一带电粒子-q以初速度v0从某处垂直电场、磁场入射，初位置到点电荷的距离为r，则粒子在电磁场中的运动轨迹不可能为（ ）A、以点电荷+Q为圆心、以r为半径的在纸平面内的圆周 B、沿初速度v0方向的直线C、开始阶段在纸面内向左偏的曲线 D、开始阶段在纸面内向右偏的曲线3、有一个带电量为+q，重为G的小球，从两竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时（ ）A、一定做曲线运动 B、不可能做曲线运动C、有可能做匀速运动 D、有可

13、能做匀加速直线运动4、如图所示，质量为m、带电量为q的带正电粒子，以初速度v0垂直进入正交的匀强电场E和匀强磁场B中，从P点离开该区域，此时侧向位移为s，则（重力不计）（ ）A、粒子在P所受的磁场力可能比电场力大 B、粒子的加速度为(Eq-Bqv0)/mC、粒子在P点的速率为 D、粒子在P点的动能为mv02/2-Eqs5、三个质量相同的质点a、b、c，带有等量的正电荷，它们从静止开始，同时从相同的高度落下，下落过程中a、b、c分别进入如图所地的匀强电场、匀强磁场和真空区域中，设它们都将落到同一水平地面上，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）A、落地时a的动能最大 B、落地时a、b的动能一样

14、大C、b的落地时间最短 D、b的落地时间最长6、一个质量m=0.1g的小滑块，带有q=510-4C的电荷放置在倾角=30光滑斜面上（绝缘），斜面置于B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面。求：（1）小滑块带何种电荷？（2）小滑块离开斜面的瞬时速度多大？（3）该斜面的长度至少多长？（g=10m/s2）8、如图8-4-5所示，质量为m、电荷量为q的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆的动摩擦因素为，匀强电场与匀强磁场的方向如图所示，电场强度为E，磁感应强度为B。小球由静止释放后沿杆下滑。设杆足够长，电场与磁场的范围足够大，求球运动过程中小球的最大加速度和最大速度。