带电粒子在复合场中的圆周运动

第51节 带电粒子在磁场中的圆周运动

1.2013年新课标I卷

18.如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面（纸面），磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一电荷量为q（q>0）、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为R/2，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为（不计重力） A．

a q b B qBRqBR3qBR2qBR B． C． D． 2mmm2m【答案】B

【解析】粒子带正电，根据左手定则，判断出粒子受到的洛伦兹力向右，轨迹如图所示：

入射点与圆心连线与初速度方向夹角为30°，初速度方向与轨迹所对弦夹角也为30°，所以轨迹半径r?R,由

R/2 B 60° r 60° r v2BqrBqR，B选项对。 Bqv?m?v??rmm2.2013年新课标II卷

17．空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直横截面。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°。不计重力，该磁场的磁感应强度大小为 A．mv03mv03mv03mv0

专题带电粒子在复合场中的运动

考点梳理

一、复合场

1．复合场的分类

(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，并不重叠或相邻或在同一区域，电场、磁场

交替出现．

二、带电粒子在复合场中的运动形式

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匀速直线运动．

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做匀速圆周运动．

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直线上，粒子做非匀变速曲线运动，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

带电粒子可能依次通过几个情况不同的组合场区域，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．

【规律总结】

带电粒子在复合场中运动的应用实例

1．质谱仪

(1)构造：如图5所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．

图5

(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qU＝

1

2

mv2.

粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvB ＝m

v2

r

.

由两式可得出需要

物理磁场复习

高 三 第 一 轮 复 习

物理磁场复习

2008年考纲要求1 2 3 4 5 电流的磁场. 磁感应强度、磁感线 安培力 安培力的方向 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ

匀强磁场中的安培力. 洛仑兹力 洛仑兹力的方向

67

洛仑兹力的公式.带电粒子在匀强磁 场中的运动 质谱仪.回旋加速器

ⅡⅠ

说明： 只要求掌握直导线跟B平行或垂直两种情况下的安培力

只要求掌握v跟B平行或垂直两种情况下的洛仑磁力

物理磁场复习

知识网络 磁场的产生

磁体周围产生磁场 电流周围产生磁场 安培分子电流假说 定量描述：磁感应强度 形象描述：磁感线 条形磁铁B F IL

磁场的描述

磁

几种典型磁场 的磁感线分布

场

蹄形磁铁 匀强磁场 均匀辐向磁场 直线电流 环形电流 通电螺线管 地磁场

物理磁场复习

磁场对电流的作用

B∥L,F=0 B⊥L,F=BIL 方向：左手定则大小 电流表的工作原理

v∥B,F=0 大小 v⊥B,F=Bqv方向：左手定则 磁场对运动电荷的作用 带电粒子在 匀强磁场中 运动周期 T 做圆周运动 质谱仪 重要应用 回旋加速器 …… 轨道半径r mv Bq 2 m Bq

物理磁场复习

一. 磁场及其磁场的描述专题 一、磁场的描述 1

2015广东高考二轮复习专题 带电粒子在复合场中的运动 教学设计

教学目标： 1.知道什么是复合场，以及复合场的特点。

2.掌握带电粒子在复合场中的运动分析的基本方法和思路。 3.了解带电粒子在复合场中的运动的一些典型应用。

教学重点：带电粒子在复合场中的运动分析的基本方法和思路。

教学难点：三种场复合是粒子运动问题的求解。

教学方法：探究、教授、讨论、练习。

教学手段：多媒体教学。

教学过程：复习引入。

一、考点回顾三种场力的特点

1、重力的特点：其大小为G=mg ，方向竖直向下；做功与路径无关，与带电粒子的质量及起、讫点的高度差有关。

2、电场力的特点：大小为F=qE，方向与E的方向及电荷的种类有关；做功与路径无关，与带电粒子的带电量及起、终点的电势差有关。

3、洛伦兹力的特点：大小f=Bqv与带电粒子的速度、磁感应强度、带电量及速度与磁感应强度间的夹角有关，方向垂直于B和V决定的平面；无论带电粒子在磁场中做什么运动，洛伦兹力都不做功。 1．复合场：指电场、磁场和重力场并存，或其中某两场并存，或分区域存在．

二、带电粒子在复合场中的运动状态

1．复合场是指：电场、磁场和重力场

神木中学高二年级物理3-1导学案

带电粒子在复合场中运动导学案(2)

班级: 姓名: 组别: 编制人:王国强

教学目标:

1能分析掌握带电粒子在重力场、电场、磁场同时存在的叠加场中几种基本运动模型 2会在复合场中进行正确的受力分析和描述运动情况 2会用力学知识和观点及相关场的知识解答复合场问题 预习自测:1在某个空间内有一个水平方向的匀强电场，电场强度

，又有一个与电场垂直的

水平方向匀强磁场，磁感强度B＝10T。现有一个质量m＝2×10-6kg、带电量q＝2×10-6C的微粒，在这个电场和磁场叠加的空间作匀速直线运动。假如在这个微粒经过某条电场线时突然撤去磁场，那么，当它再次经过同一条电场线时，微粒在电场线方向上移过了多大距离。（ｇ取10m／S2）

2.如图所示，两块水平放置的金属板长L=1.40m，间距为d=0.30m。两板间有B=1.25T，方向垂直纸面向里的

匀强磁场。两板电势差U=1.5×103v，上板电势高。当t=0时，质量m=2.00×10-15kg，电量q= 1.00×10-10C

V=4.00×103m/s从两板中央水平射入。不

《三维设计》2014届高三物理一轮教学案（14年预测+目标定位

+规律总结）：8.3带电粒子在复合场中的运动

带电粒子在复合场中的运动 [想一想]

带电粒子在复合场中什么时候静止或做直线运动？什么时候做匀速圆周运动？ [提示] 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匀速直线运动。

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将做匀速圆周运动。

2．复合场中带电粒子在重力、电场力(为恒力时)、洛伦兹力三个力作用下能做匀变速直线运动吗？

[提示] 不能，因为重力和电场力为恒力，而洛伦兹力随速度的增加而增加，故三力的合力一定发生变化。带电粒子不能做匀变速直线运动。

[记一记] 1．复合场

复合场是指电场、磁场和重力场并存，或其中某两场并存，或分区域存在。从场的复合形式上一般可分为如下四种情况：①相邻场；②重叠场；③交替场；④交变场。

2．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匀速直线运动。 (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

第2讲 带电粒子在复合场中的运动

知识必备

1.两种场的模型及三种场力 (1)两种场模型

①组合场模型：电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存，但各位于一定区域，并且互不重叠。

②复合场模型：电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存于同一区域。 (2)三种场力

①重力：G＝mg，总是竖直向下，为恒力，做功只取决于初、末位置的高度差。 ②电场力：F＝qE，方向与场强方向及电荷电性有关，做功只取决于初、末位置的电势差。

③洛伦兹力：F洛＝qvB(v⊥B)，方向用左手定则判定，洛伦兹力永不做功。 2.带电粒子的运动 (1)匀速直线运动

当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，带电粒子做匀速直线运动。如速度选择器。

(2)匀速圆周运动

当带电粒子所受的重力与静电力平衡时，带电粒子可以在洛伦兹力的作用下，在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。 (3)较复杂的曲线运动

带电粒子可能依次通过几个性质不同的复合场区域，其运动情况随区域情况发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。

备考策略

1.必须领会的“4种方法和2种物理思想” (1)对称法、合成法、分解法、临界法等； (2)等效思想、分解思想。

2.正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提

带电粒

带电粒子在复合场中的运动

目标：

1. 掌握带电粒子在电场、磁场中运动的特点 2. 理解复合场、组合场对带电粒子受力的分析。

重难点：

重点： 带电粒子在电场、磁场中运动的特点；带电粒子在复合场中受力分析 难点： 带电粒子在复合场中运动受力与运动结合。

知识：

知识点1 带电粒子在复合场中的运动 1．复合场的分类

(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，或相邻或在同一区域电场、磁场交替出现． 2．带电粒子在复合场中的运动形式

(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匀速直线运动．

(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匀速圆周运动．

(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直线

上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线． 易错判断

(1)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态．(×) (2)带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动．(√) (3)带电粒子在复合场中一定能做匀变速直线

带电粒子在复合场中的运动复习教案

经典例题及答案

● 知识网络

场 运动性质 磁场中的匀速直线运动、相邻区域存在匀强磁匀速圆周运动与电场中的带电粒子 同一区域同时存在匀强磁场和匀强电场 匀速直线运动 一般曲线运动 匀速直线运动 同一区域同时存在匀强磁场、匀强电场和匀速圆周运动 重力场 带电微粒 有轨道束缚 用牛顿运动定律结合圆周运动知识分圆规道上的一般曲线运动 析加速度、速度的变化，特别注意洛伦 兹力、弹力和摩擦力的变化 一般曲线运动 用平衡知识求解 能量守恒 用平衡知识求解 利用牛顿运动定律结合圆周运动知识分析求解，此时重力和电场力平衡 用牛顿运动定律分析加速度、速度的变直轨道上的变速直线运动 化，特别注意洛伦兹力、弹力和摩擦力 的变化 速度选择器 磁流体发电机、电磁流量计、磁强计 场和匀强电场 匀变速直线运动、类平抛运动结合 研究方法 能量守恒或牛顿运动定律，注意从磁场进入电场或从电场进入磁场的分界状态 质谱仪、回旋加速器 典型实例

● 高考考点

考纲要求：

知识点 质谱仪，回旋加速器 要求 Ⅰ 说明 复习指导：

本考点是带电粒子在复合场中运动的知识，纵观近年高考题可以看出题型以计算题

给人改变未来的力量 教师招聘考试物理备考： 带电粒子在复合场中的运动——案例分析 相关推荐>>>内蒙古人事考试信息网：12月份招考信息汇总 在一次针对电场的一次检测中，某学生的解题过程如下： 题目：如图所示，半径为R的光滑绝缘圆环上，套有一电荷量为+q的小球，处在水平方向的匀强电场和磁场中，已知小球所受的电场力与重力大小相等，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于竖直环面向里，求在环顶端a无初速释放小球，小球运动过程中所受的最大洛伦兹力；

问题：

(1)指出学生解答中的错误，分析错误产生的可能原因，给出正确的解法。 (2)给出一个教学思路，帮助学生掌握相关知识。 【参考解析】

(1)题中学生解答的错误在于将圆环的几何最低点当做是圆周运动的最低点。 若把物理放在重力场中，有绳或杆约束，那么根据变速圆周运动规律可知，最大速度的位置就是几何最低点，而本题中除了受重力外，还有电场力、洛伦兹力，不能简单认为速度最大处就是几何最低点。学生在解答这道题时，显然没有注意到这个问题。而本题中的最低点应是电场力和重力二者合力方向上的最低点。

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