大学物理带电粒子在电场和磁场中的运动

Wwc高考：带电粒子在电场、磁场中的运动

高频考点：带电粒子在电场中的加速、带电粒子在电场中的偏转、带电粒子受到约束在电场中的圆周运动、带电粒子受到约束在电场中的一般运动 命题分析

考查方式一 反射式速调管

【命题分析】带电粒子在电场中的加速一般应用动能定理，qU=

1122

mv2—mv1；带电粒子在匀强电场中的偏转做类平抛运动，应22用类似于平抛运动的处理方法分析处理。注意：不管何种静止带电粒子,经相同电场加速后进入同一偏转电场运动,其轨迹是重合的。带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法是：首先选择研究对象，分析受力情况和运动过程（是平衡还是加速运动、减速运动，是直线运动还是曲线运动），然后选择适当规律列方程解答。

例1（2011福建理综卷第20题）反射式速调管是常用的微波器械之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。如图所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动。已知电场强度的大小分别是E1?2.0?103N/C和E2?4.0?103N/C，方向如图所示，带电微粒质量

m?1.0?10?20kg，带电量q??1.

Wwc高考：带电粒子在电场、磁场中的运动

高频考点：带电粒子在电场中的加速、带电粒子在电场中的偏转、带电粒子受到约束在电场中的圆周运动、带电粒子受到约束在电场中的一般运动 命题分析

考查方式一 反射式速调管

【命题分析】带电粒子在电场中的加速一般应用动能定理，qU=

1122

mv2—mv1；带电粒子在匀强电场中的偏转做类平抛运动，应22用类似于平抛运动的处理方法分析处理。注意：不管何种静止带电粒子,经相同电场加速后进入同一偏转电场运动,其轨迹是重合的。带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法是：首先选择研究对象，分析受力情况和运动过程（是平衡还是加速运动、减速运动，是直线运动还是曲线运动），然后选择适当规律列方程解答。

例1（2011福建理综卷第20题）反射式速调管是常用的微波器械之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。如图所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动。已知电场强度的大小分别是E1?2.0?103N/C和E2?4.0?103N/C，方向如图所示，带电微粒质量

m?1.0?10?20kg，带电量q??1.

电场和磁场 带电粒子的运动

【知识交汇】

一、静电场

1．库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的静电力，跟它们的电荷量的乘积成___________，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在_______________．即：F?其中k为静电力常量，大小为9?109Nm2/C2．

成立条件：①__________（空气中也近似成立）；②_________——即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计．对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心间距代替r．

2．电场的最基本的性质是对放入其中的电荷____________．电场强度E是描述电场的力的性质的物理量．

3．对电场强度的三个公式的理解 （1）E?kQ1Q2，r2F是电场强度的__________式，适用于____________电场．电场中某点的场强是确q定值，其大小和方向与试探电荷q无关．试探电荷q充当“测量工具”的作用．

（2）E?kQ是真空点电荷所形成的电场的决定式．E由场源电荷Q和场源电荷到某点r2的距离r决定．

（3）E?U是场强与电势差的关系式，只适用于______________，注意式中d为两点间沿d电场方向的距离．

4．电场强度的叠加

电场

物理学第五版

7-7

带电粒子在电场和磁场中的运动

一 带电粒子在电场和磁场中所受的力v v 电场力 Fe = q E磁场力(洛伦兹力) 磁场力(洛伦兹力)

zox

v Fm

q+

v v v Fm = qv × B运动电荷在电场 和磁场中受的力

v v

θ

v B

y

v v v v F = qE + qv × B1

第七章 恒定磁场

物理学第五版

7-7

带电粒子在电场和磁场中的运动

二 带电粒子在磁场中运动举例1 回旋半径和回旋频率 v v v0 ⊥ B 2 v0 qv0 B = m R mv0 R= qB 2π R 2π m T= = v0 qB第七章 恒定磁场

1 qB f = = T 2π m2

物理学第五版

7-7

带电粒子在电场和磁场中的运动

2 磁聚焦

v v v 洛伦兹力 Fm = q v × B (洛伦兹力不做功) 洛伦兹力不做功) v v v v v v 与 B 不垂直 v = v // + v⊥ mv⊥ R= v // = vcos θ v⊥ = vsin θ qB

2π m T= qB螺距 d = v // T = vcos θ (2πm / qB)第七章 恒定磁场3

物理学第五版

7-7

带电粒子在电场和磁场中的运动

磁聚焦 在均匀磁场中

篇一：带电粒子在电场中的运动知识点精解

带电粒子在电场中的运动知识点精解

1．带电粒子在电场中的加速

这是一个有实际意义的应用问题。电量为q的带电粒子由静止经过电势差为U的电

场加速后，根据动能定理及电场力做功公式可求得带电粒子获得的速度大小为

可见，末速度的大小与带电粒子本身的性质(q/m)有关。这点与重力场加速重物是不

同的。

2．带电粒子在电场中的偏转

如图1-36所示，质量为m的负电荷-q以初速度v0平行两金属板进入电场。设

两板间的电势差为U，板长为L，板间距离为d。则带电粒子在电场中所做的是类似平抛的运动。

(1)带电粒子经过电场所需时间(可根据带电粒子在平行金属板方向做匀速直线

运动求

)

(2)带电粒子的加速度(带电粒子在垂直金属板方向做匀加速直线运动

)

(3)离开电场时在垂直金属板方向的分速度

(4)电荷离开电场时偏转角度的正切值

3．处理带电粒子在电场中运动问题的思想方法 (1)动力学观点

这类问题基本上是运动学、动力学、静电学知识的综合题。处理问题的要点是要注意区分不同的物理过程，弄清在不同物理过程中物体的受力情况及运动性质，并选用相应的物理规律。 能用来处理该类问题的物理规律主要有：牛顿定律结合直线运动公式；动量定理；动量守恒定律。

(2)功能观点

对于有

2016高考物理带电粒子在电场中的运动

第一部分：

1．静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示虚线表示.这个静电场在xoy平面内的一簇等势线．等势线形状相对于ox轴、0y轴对称.等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等.一个电子经过P点(其横坐标为一X0)时，速度与x轴平行．适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在ox轴上方运动。在通过电场区域过程中，该电子滑y方向的分速度Vy，随位置坐标x变化的示意图是

2．如图所示，AB是一对平行金属板．在两板间加有周期为T的交变电压U，A板电势UA=0．B板电势UB随时间l变化的规律如图所示．现有一电子从A板的小孔进入两板间的电场中．设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则 ( ) A若电子是在t=0时刻进入的．它将一直向B板运动

B若电子是在t=T/8时刻进人的，它可能时而向B板运动．时而向A板运动，最后打 在B板上

c若电子是在t=3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动．时而向A板运动，最后打 在B板上

D若电子是在t=T/2时刻进入的．它可能时而向B板运动，时而向A板运动

圆周运动中的有关对称规律:

(1)当带电粒子从同 一直线边界入射出射 时速度与边界夹角相 同

——对称性

(2) 在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必 沿径向射出

带电粒子在圆形匀强磁场 中的运动往往涉及粒子轨 迹圆与磁场边界圆的两圆 相交问题。

v α

B

O θ

边 界 圆

边 界 圆

B O C A

B

O'

θ O′

轨 迹 圆

轨迹圆

两圆心连线OO′与点C共线。

θ+ α = π

例1、如图，虚线所围圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场B。电子束沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁 场，经过磁场区后，电子束运动的方向与原入射方向成θ 角。设电子质量为m,电荷量为e,不计电子之间的相互 作用力及所受的重力。求： r B (1)电子在磁场中运动轨迹的半径R; v O (2)电子在磁场中运动的时间t; θ (3)圆形磁场区域的半径r。 mv R 解：(1) R θeB

(2)由几何关系得：圆心角： α = θt

2 O1 2 r R

v

2

T

m eBtan

(3)由如图所示几何关系可知，

所以：r

mv eB

tan

2

轨迹圆的缩放 当粒子的入射速度方向一 定而大小可变时，粒子做 圆周运动的圆心一定在粒 子在入射点所受洛伦兹力 的方向上，半径R不确定， 利用

白白白白白

《带电粒子在电场中的运动》说课稿

齐锁 0808110066

一、说教材：

1地位和作用：

电场是电学的基本知识，是学好电磁学的关键。本节是本章知识的重要应用之一，是力学知识和电学知识的综合。在课程标准和考试说明中都把本节知识列为理解并掌握的内容。通过对本节知识的学习，学生能够把电场知识和牛顿定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机地结合起来，加深对力、电知识的理解，有利于培养学生用物理规律解决实际问题的能力，同时也为以后学习带电粒子在磁场中的运动打下基础。

2．教材的安排与意图：

这节教材先从能量角度入手研究了带电粒子在电场中的加速，然后，又从分析粒子受力情况入手，类比重力场中的平抛运动，研究了带电粒子在匀强电场中的偏转问题。安排这一节，一方面是加深对前面所学知识的理解，另一方面是借助分析带电粒子的加速和偏转，使学生进一步掌握运动和力的关系，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。

3．教学目标：

知识与技能

（1）理解并掌握带电粒子在电场中加速和偏转的原理；

（2）培养学生观察、分析、表达及应用物理知识解决实际问题的能力，进一步养成科学思维的方法。

（3）了解示波管的构造和基本原理。

过程与方法

掌握分析和解决带电粒子在电场中运动问题的思路和方法。

带电粒子在电场中的运动

例1、（01全国高考）如图，虚线a、b和c是静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb、和φc，φa﹥φb﹥φc。一带电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知 （ ）

A、 粒子从K到L的过程中，电场力做负功

B、 粒子从L到M的过程中，电场力做负功

C、 粒子从K到L的过程中，静电势能增加

D、 粒子从L到M的过程中，动能减少

例2、如图所示，有三个质量相等，分别带正电，负电和不 带电

的小球，从上、下带电平行金属板间的P点.以相同速率垂直电场方向射入电场，它们分别落到A、B、C三点，则 （ ）

（A） A带正电、B不带电、C带负电

（B） 三小球在电场中运动时间相等

（C） 在电场中加速度的关系是aC>aB>aA

（D） 到达正极板时动能关系EA>EB>EC

例3、如图所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容

器两板间，距下板0.8 cm，两板间的电势差为300 V.如果两板间电势差减小到60 V，则带电小球运动到极板上需多长时间?

例4、绝缘的半径为R的光滑圆环，放在竖直平面内，环上套有一个质量

为m，带电量为+q的小

圆周运动中的有关对称规律:

(1)当带电粒子从同 一直线边界入射出射 时速度与边界夹角相 同

——对称性

(2) 在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必 沿径向射出

带电粒子在圆形匀强磁场 中的运动往往涉及粒子轨 迹圆与磁场边界圆的两圆 相交问题。

v α

B

O θ

边 界 圆

边 界 圆

B O C A

B

O'

θ O′

轨 迹 圆

轨迹圆

两圆心连线OO′与点C共线。

θ+ α = π

例1、如图，虚线所围圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场B。电子束沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁 场，经过磁场区后，电子束运动的方向与原入射方向成θ 角。设电子质量为m,电荷量为e,不计电子之间的相互 作用力及所受的重力。求： r B (1)电子在磁场中运动轨迹的半径R; v O (2)电子在磁场中运动的时间t; θ (3)圆形磁场区域的半径r。 mv R 解：(1) R θeB

(2)由几何关系得：圆心角： α = θt

2 O1 2 r R

v

2

T

m eBtan

(3)由如图所示几何关系可知，

所以：r

mv eB

tan

2

轨迹圆的缩放 当粒子的入射速度方向一 定而大小可变时，粒子做 圆周运动的圆心一定在粒 子在入射点所受洛伦兹力 的方向上，半径R不确定， 利用