电场的复合磁场.ppt

1、专 题 10 电学综合计算题,知识网络构建,直击高考,五年高考真题,l,电,高频考点各个击破 考点一、带电粒子在叠加场中运动分析,解：,方法总结带电粒子(体)在叠加复合场中的运动问题求解要点: (1)受力分析是基础。在受力分析时是否考虑重力必须注意题目条件。 (2)运动过程分析是关键。在运动过程分析中应注意物体做直线运动,曲线运动及圆周运动、类平抛运动的条件。 (3)根据不同的运动过程及物理模型选择合适的物理规律列方程求解。,【方法总结】解决带电粒子在拼接复合场运动问题的思路方法:,3,【方法总结】 (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

2、合。 (2)正确进行受力分析,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,注意运动过程分析和受力分析的结合。 (4)对于粒子连续通过几个不同的复合场的问题,要分阶段进行处理。 (5)画出粒子运动轨迹,根据条件灵活选择不同的运动学规律进行求解。 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。 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。 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。 (6)对于临界问题,注意挖掘隐含条件。 注意:电子、质子、粒子等微观粒子在复合场中运动时一般不计重力,带电小球

3、、尘埃、液滴等带电颗粒一般要考虑重力的作用。 注意重力、电场力做功与路径无关,洛伦兹力始终与运动方向垂直、永不做功的特点。,1、“磁偏转”和“电偏转”的比较,一、基本知识必备,2、洛伦兹力与电场力相比较,3质谱仪 (1)构造：如下图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成,5、电场磁场同区域并存应用实例 1速度选择器 如右图所示，平行板中电场强度E的方向和磁感应强度B的方向互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器的条件是qEqvB ，即v,6磁流体发电机 根据左手定则，如图中的B板是发电机的正极磁流体发电机两极板间的距离

4、为d，等离子体速度为v，磁场磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差U dvB.,1.确定带电粒子在磁场中的运动轨迹 (1)对称法:带电粒子如果从一直线边界进人磁场又从该边界射出时,其轨迹关于入射点和出射点线段的中垂线对称,人射速度方向与出射速度方向与边界的夹角相等。利用这一结论可以轻松画出粒子的轨迹。 (2)动态圆法:在磁场中向垂直于磁场的各个方向发射粒子时,粒子的运动轨迹是围绕发射点的圆（空间图形为球形）。用这一规律可确定粒子的运动轨迹。 (3)放缩法:带电粒子在磁场中以不同的速度运动时,圆周运动的半径随着速度的变化而变化,因此可以将半径放缩,探索出临界点的轨迹,使问题得解。,二、求解

5、带电粒子在电、磁场中运动问题,(2)矩形有界磁场:,(3)圆形有界磁场: 入射方向过圆心:人射速度方向指向匀强磁场区域圆的圆心,则出射速度方向的反向延长线必过该区域圆的圆心。两个圆心O、和弦的中心在同一直线上。,入射方向不过圆心:入射速度方向(不一定指向区域圆圆心)与轨迹圆弧对应的弦的夹角为 (弦切角),则出射速度方向与人射速度方向的偏转角为2,轨迹圆弧对应的圆心角也为2,并且初、末速度方向的交点,轨迹圆的圆心,区域圆的圆心都在弧和弦的垂直平分线上。,4、解答带电粒子在磁场中运动的多解问题 (1)带电粒子电性不确定:受洛伦兹力作用的带电粒子,可能带正电,也可能带负电。当具有相同初速度时,正负粒

6、子在磁场中的运动轨迹不同,导致形成双解。 (2)磁场方向不确定:磁感应强度是矢量,如果题设只给出磁感应强度的大小,而未指出其方向,此时要考虑磁感应强度方向不确定而形成多解。 (3)临界状态不唯一:带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时,由于粒子运动轨迹是圆弧状,穿越磁场的轨迹可能有多种情况。 (4)运动的重复性:带电粒子在部分是磁场、部分是电场的空间运动时,运动往往具有重复性,因而形成多解。,5.带电粒子在有界磁场中运动的极值问题 (1)偏角的极值问题。 寻找产生极值的条件:直径是圆的最大弦;同一圆中大弦对应大的圆心角;由轨迹确定半径的极值。 (2)涉及粒子速度的极值问题。 画出两种情况下带电

7、粒子运动的轨迹,然后确定轨迹的圆心,再利用几何关系求出临界半径,而临界半径就对应着临界速度。 (3)涉及磁感应强度大小的极值问题。 找准圆弧轨迹的圆心和画出圆弧轨迹是解决此题的关键,同时几何知识的正确运用也是解答此题不可忽略的因素。,限时训练 （限时90分钟）,(1)试求粒子离开偏转电场时,在垂直于板面方向偏移的最大距离; (2)若所有粒子均不能从环形带磁场的右侧穿出,试求环形带磁场的最小宽度。,(3)求所有从O点射入磁场的带电粒子在磁场中可能经过的区域的面积; (4)若有两个粒子先后相差的时间射入磁场,且两粒子恰好在磁场中某点Q(图中未画出)相遇,求Q点与O之间的距离。,4.(2011淄博三

8、模24)两条彼此平行、间距 的光滑金属导轨水平固定放置,导轨左端接一电阻,其阻值 ,右端接阻值 的小灯泡,如图(a)所示。在导轨的MNQP矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,MP的长 ,MNQP区域内磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图(b)所示。垂直导轨跨接一金属杆,金属杆的电阻 ,两导轨电阻不计。在t=0时刻,用水平力F拉金属杆,使金属杆由静止开始从GH位置向右运动。在金属杆从GH位置运动到PQ位置的过程中,小灯泡的亮度一直没有变化 。求: (1)通过小灯泡的电流; (2)水平恒力的F的大小。,二、带电粒子在复合场中常见的运动形式 1带电粒子在复合场中所受的合外力为零时，粒子做匀速直线运动

9、或静止 2当带电粒子所受的合外力与运动方向在一条直线上时，粒子做变速直线运动 3当带电粒子受到的合外力大小恒定，方向始终和速度方向垂直时，粒子将做匀速圆周运动常见的形式是重力和电场力的合力为零，洛伦兹力充当向心力 4当带电粒子所受的合外力的大小、方向均不断变化时，粒子将做变加速运动，此时一般只能用能量观点分析问题,三、带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 1弄清楚复合场的组成一般是由磁场和电场复合，磁场重力场的复合，磁场、重力场、电场的复合，电场和磁场分区域存在 2正确进行受力分析除重力、弹力、摩擦力外要特别关注电场力和磁场力的分析 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进行分

10、析 4对于粒子连续经过几个不同场的情况，要分段进行分析、处理,5画出粒子的运动轨迹，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，根据受力平衡的方程求解 (2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿运动定律结合圆周运动进行求解 (3)当带电粒子做复杂的曲线运动时，一般用功能关系进行求解,决带电粒子在分离合场运动解题的方法,方法总结：,三、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题 1圆心的确定 (1)基本思路：与速度方向垂直的直线和图中弦的中垂线一定过圆心 (2)两种情形 已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和射出点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如下图所示，图中P为入射点，M为出射点),已知入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的