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带电粒子在复合场中的运动复习.doc

来源:物理ok网 编辑:陈老师 时间:2015-12-02 点击量:
高考综合复习——磁场专题复习二
带电粒子在复合场中的运动
知识要点梳理
知识点一——带电粒子在复合场中的运动
  ▲知识梳理
一、复合场
  复合场是指电场、磁场和重力场并存或其中某两种场并存,或分区域存在。粒子在复合场中运动时,要考虑静电力、洛伦兹力和重力的作用。

二、带电粒子在复合场中运动问题的分析思路
  1.正确的受力分析
  除重力、弹力和摩擦力外,要特别注意电场力和磁场力的分析。

  2.正确分析物体的运动状态
  找出物体的速度、位置及其变化特点,分析运动过程。如果出现临界状态,要分析临界条件。
  带电粒子在复合场中做什么运动,取决于带电粒子的受力情况。
  (1)当粒子在复合场内所受合力为零时,做匀速直线运动(如速度选择器)。
  (2)当带电粒子所受的重力与电场力等值反向,洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。
  (3)当带电粒子所受的合力是变力,且与初速度方向F在一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线,由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区,因此粒子的运动情况也发生相应的变化,其运动过程也可能由几种不同的运动阶段所组成。

  3.灵活选用力学规律是解决问题的关键
  (1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时,应根据平衡条件列方程求解。
  (2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时,往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。
  (3)当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时,应选用动能定理或能量守恒列方程求解。
  注意:由于带电粒子在复合场中受力情况复杂,运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解。

  4.三种场力的特点
  (1)重力的大小为,方向竖直向下.重力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的质量有关外,还与始末位置的高度差有关。
  (2)电场力的大小为,方向与电场强度E及带电粒子所带电荷的性质有关,电场力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的电荷量有关外,还与始末位置的电势差有关。
  (3)洛伦兹力的大小跟速度与磁场方向的夹角有关,当带电粒子的速度与磁场方向平行时F=0;当带电粒子的速度与磁场方向垂直时,洛伦兹力的方向垂直于速度v和磁感应强度B所决定的平面。
  无论带电粒子做什么运动,洛伦兹力都不做功。但重力、电场力可能做功而引起带电粒子能量的转化。

  ▲疑难导析
一、“磁偏转”和“电偏转”的差别
  “磁偏转”与“电偏转”分别是利用磁场和电场对运动电荷施加作用,从而控制其运动方向,由于磁场和电场对电荷的作用具备着不同的特征,这使得两种偏转也存在着如下几个方面的差别。

  (1)受力特征的差别
  在“磁偏转”中,质量为m,电量为q的粒子以速度v垂直射入磁感强度为B的匀强磁场中时,所受的磁场力(即洛伦兹力)与粒子的速度v相关,所产生加速度使粒子的速度方向发生变化,而速度方向的变化反过来又导致的方向变化,是变力。
  在“电偏转”中,质量为m,电量为q的粒子以速度垂直射入电场强度为E的匀强电场中时,所受到的电场力与粒子的速度无关,是恒力。

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