高中物理带电粒子在复合场中的运动

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

高中物理学考带电粒子在复合场中的运动知识

点

高中物理带电粒子在复合场中的运动知识点

一、带点粒子在复合场中的运动本质是力学问题

1、带电粒子在电场、磁场和重力场等共存的复合场中的运动，其受力情况和运动图景都比较复杂，但其本质是力学问题，应按力学的基本思路，运用力学的基本规律研究和解决此类问题。

2、分析带电粒子在复合场中的受力时，要注意各力的特点。如带电粒子无论运动与否，在重力场中所受重力及在匀强电场中所受的电场力均为恒力，它们的做功只与始末位置在重力场中的高度差或在电场中的电势差有关，而与运动路径无关。而带电粒子在磁场中只有运动 (且速度不与磁场平行)时才会受到洛仑兹力，力的大小随速度大小而变，方向始终与速度垂直，故洛仑兹力对运动电荷不做功.

二、带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下的运动(电场、磁场均为匀强场)

1、带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动:必然是电场力和重力平衡，而洛伦兹力充当向心力.

2、带电微粒在三个场共同作用下做直线运动:重力和电场力是恒力，它们的合力也是恒力。

当带电微粒的速度平行于磁场时，不受洛伦兹力，因此

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可能做匀速运动也可能做匀变速运动;

当带电微粒的速度垂直于磁场时，一定做匀速运动。

3、与力学紧密结合的综合题，

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

高中物理带电粒子在磁场中的运动专题训练答案

一、带电粒子在磁场中的运动专项训练

1．如图所示，一质量为m 、电荷量为+q 的粒子从竖直虚线上的P 点以初速度v 0水平向左射出，在下列不同情形下，粒子经过一段时间后均恰好经过虚线右侧的A 点．巳知P 、A 两点连线长度为l ，连线与虚线的夹角为α=37°，不计粒子的重力，(sin 37°=0.6，cos 37°=0.8).

(1)若在虚线左侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，求磁感应强度的大小B 1；

(2)若在虚线上某点固定一个负点电荷，粒子恰能绕该负点电荷做圆周运动，求该负点电荷的电荷量Q (已知静电力常量为是）；

(3)若虚线的左侧空间存在垂直纸面向外的匀强磁场，右侧空间存在竖直向上的匀强电场，粒子从P 点到A 点的过程中在磁场、电场中的运动时间恰好相等，求磁场的磁感应强度的大小B 2和匀强电场的电场强度大小E .

【答案】（1）015

2mv B ql = （2）2058mv l Q kq

= （3）0253mv B ql π= 2020(23)9mv E ql

ππ-= 【解析】

【分析】

【详解】

（1)粒子从P 到A 的轨迹如图所示：

粒子在磁场中做匀速圆周运动，设半径为r 1

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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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