带电体在复合场中运动

第5讲带电体在复合场中运动 带电体的种类 1. 基本粒子如质子、电子、。粒子等不做特殊说明不计重力 2. 液滴、小球一般要计其重力 二.“场的种类及特点 力的大小 力的方向 加速度 运动性质 运动形式 重力场 电场 磁场 三.叠加场 在空间某一区域里几种场共同存在。 1.无约束条件下 叠加场 的形式 合力特点 运动形式 解题方法 重力场电 场 恒力，与速度共线 匀速直线 匀变速直线 牛顿运动定律 怛力，％。0 , H 与速度不共线 类平抛运动 运动的合成与分解；牛顿运动定律 电场磁场 二力平衡 匀速直线 牛顿运动定律 不平衡 般曲线运动 动能定律；功能关系（洛伦兹力不做功）；能 量守恒定律 重力场磁 场 二力平衡 匀速直线 牛顿运动定律 不平衡 一般曲线运动 动能定理；功能关系（洛伦兹力不做功）；能 量守恒定律 重力场、电场 和磁场 平衡 一定匀速直线 重力与电场力平衡 匀速圆周运动 牛顿定律 不平衡 复杂曲线运动 动能定理；功能关系 2.有约束条件下 叠加场的形式 受力 运动形式 解题方法 重力场电场 不平衡 变速圆周运动 牛顿定律；动能定理 其他形式 具体问题具体分析 牛顿定律；动能定理 1重力场和电场复合 例1.如图所示，三个质筮相等，分别带正电、负电荷和不带电的粒了，从带电平行放置的极 板的右侧中央以相同的水平速度V。先后垂直极板间电场射入，分别落在下极板的 A. B、C处，试讨论如下问题 1 三个粒子在电场中运动时间如何比较 2 能否确定三个粒了具体带电情况 3 能否确定三个粒子在电场中的加速度大小情况 4 能否确定三个粒子到达正极板时■的动能情况 例2.如图所示，带电量为010的滑块质量为eiog,滑块与平台间的动摩擦因数为 “0.2,在水平匀强电场中受电场力的作用下沿高度为的绝缘平台向右做匀速直线运 动，滑块落地点到平台边缘的水平距离为S5m,取g10nVs2,求141场强度 2 滑块在平台上运动的速度v； 3滑块落地时的动能。 2电场和磁场复合 例3.如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度 的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来, XX〉XXX XX BXXX X X X X X XXX X X X X XX RX X 小 X Xu 所以叫做速度选择胀。试证明带电粒子 具有速度vE/B时，才能沿着图示虚线路径通 过这个速度选择器 3重力场、电场和磁场复合 例4.在如图所示的区域内一个带电小球沿图中虚线作直线运动试判断 1 小球所带电性2小球作直线运动的性质 例5.在如图所示的区域内重力场、电场和磁场共存，一个质量为H）、带正电小球沿图中虚线 作匀速圆周运动试判断匀强电场的方向和大小 例6.质量为m的小球带电量为q,由长为1的绝缘绳系住，在竖直向上场强为E的匀强电 场中，为使小球在竖直平而内做完整的圆周运动，则在小球运动的过程中（） A .如果Eq mg ,最大速度不能大于、泡西 m B .如果Eq mg ,最大速度不能小于、勺国一眄” m C .如果Eq mg ,最小速度不能大于、史理回 m D .如果Eq mg ,最小速度不能小于辿迫列 m 例7.图所示，ABCDF为一绝缘光滑轨道，竖直.放置在水平方向的匀强电场中，BCDF是半 径为R的圆形轨道，已知电场强度为E,今有质量为田的带电小球在电场力作用下由静止从 A点开始沿轨道运动，小球受到的电场力和重力大小相等，要使小球沿轨道做圆周运动，则 AB间的距离至少为多大 四.组合场 例8.如图所示，在y0的空间中存在匀强电场，场强沿v轴负方向；在yVO的空间中，存 在匀强磁场，磁场方向垂直”平面（纸面）向外。一电量为公 质量为，〃的带正电的运动 粒子，经过*轴上处的点P］时速率为巧），方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x 2方处的0点进入磁场，并经过V轴上*-2/处的P3点。不计重力。求 （1）电场强度的大小。 （2）粒了到达P2时速度的大小和方向。 （3）磁感应强度的大小。 例9.如图所示，直角坐标系X。/位于竖宜平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强 电场，磁场的磁感应强度为反 方向垂直xOw平面向里，电场线平行于y轴。一质量为〃人 电荷量为q的带正电的小球，从火轴上的4点水平向右抛出，经才轴上的点进入电场和磁 场，恰能做匀速圆周运动，从才轴上的E点第一次离开电场和磁场，杨V间的距离为。小球 过点的速度方向与x轴正方向夹角为不计空气阻力，重力加速度为协求⑴电场强 度V的大小和方向；⑵小球从A点抛出时初速度用的大小；3M点到x轴的高度h。 例10.如图所示，位于竖直平面内的坐标系xOy.在其第三象限空间有垂直于纸面向外的匀 强磁场，磁感应强度大小为80.5T,还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E2N/C. 在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强大小也为E的匀强电场，并在y/ 0.4m的区 域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场.一个带电荷最为q的汕滴从图中第 三象限的P点得到一初速度，恰好能沿PO做匀速直线运动FO与x轴负方向的夹角为9 45,并从原点。进入第一象限.已知重力加速度9 10 m/s2,问 ⑴油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带 何种电荷； 2 汕滴在P点得到的初速度大小； 3 油滴在第一象限运动的时间. 答案11 1 2汕滴带负电荷⑵4m/s ⑶0.828s 练习 1. 某空间存在水平方向的匀强电场图中未画出，带电小球沿如图所示的宜线斜向下由 A点沿直线向B点运动，此空间同时存在由A指向B的匀强磁场,则下列说法正确的是 CD A. 小球一定带正电 B. 小球可能做匀速直线运动 C. 带电小球一定做匀加速直线运动 D. 运动过程中小球的机械能增大 2. 如图所示，设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸而向里的匀强磁场，已知一离子 在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为 是 1 ♦王 王 子 十王王 r X X X X BX x\x x x/x .XX 零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法不正确的 ABD A. 这离子必带正电荷 B. A点和B点位于同一高度 C. 离子到达13点时，将沿原曲线返回A D. 点离了在C点时速度最大 3. 如图所示，电场中一条竖直电场线上有A、B两点，将某带电微粒从A点由静止释放, 微粒沿电场线下落，到达B点时速度