(2)粒子第一次到达x轴上C点与第一次进入第Ⅰ象限时的D点之间的距离;
(3)电子从P点出发到第一次回到P点所用的时间 。
【名师点睛】
1. 其中对于解题思路的确定要特别注意以下两个基本原则:
(1)带电粒子经过电场区域时利用动能定理或类平抛的知识分析;
(2)带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系来处理 。
同时要特别注意:正确分析粒子在场中不同性质的曲线(圆弧、抛物线等)或直线轨迹的衔接点是至关重要的 。
2. 解决带电粒子在组合场中运动问题的思路方法简化图
题型二:带电粒子在复合场中的运动
1.是否考虑粒子重力
(1)对于微观粒子,如电子、质子、离子等,因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小,可以忽略;而对于一些实际物体,如带电小球、液滴、尘埃等一般应当考虑其重力 。
(2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的,按题目要求处理 。
(3)不能直接判断是否要考虑重力的,在进行受力分析与运动分析时,要结合运动状态确定是否要考虑重力 。
2.分析方法
(1)弄清复合场的组成 。如磁场、电场的复合,磁场、重力场的复合,磁场、电场、重力场三者的复合等 。
(2)正确受力分析,除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析 。
(3)确定带电粒子的运动状态,注意运动情况和受力情况的结合 。
(4)分析流程
一、带电粒子在复合场中做直线运动
1.带电粒子在复合场中做匀速直线运动
【方法攻略】
粒子所受合外力为零时,所处状态一定静止或匀速直线运动 。
类型一:粒子运动方向与磁场平行时(洛伦兹力为零),电场力与重力平衡,做匀速直线运动 。
类型二:粒子运动方向与磁场垂直时,洛伦兹力、电场力与重力平衡,做匀速直线运动 。正确画出受力分析图是解题的关键 。
【典例3】如图所示,匀强电场方向水平向右,匀强磁场方向垂直于纸面向里,一质量为m、带电荷量为q的粒子以速度v与磁场垂直、与电场成450射入复合场中,恰能做匀速直线运动 。求电场强度E的大小、磁感应强度B的大小 。
【典例4】 设在地面上方的真空中,存在的匀强电场和匀强磁场,已知电场强度和磁感应强度的方向相同,电场强度的大小E=4.0V/m,磁感应强度的大小B=0.15T,今有一个带负电的质点以v=20m/s的速度在此区域内沿垂直于场强方向做匀速直线运动,求此带电质点的电量与质量之比q/m以及磁场所有可能的方向(角度可以用角度的正切值表示) 。[来源:学
2.带电粒子在复合场中做变速直线运动
类型一:如果粒子在复合场中受轨道、支撑面、轻绳或轻杆等有形的约束时,可做变速直线运动 。解题时只要从受力分析入手,明确变力、恒力及做功等情况,就可用动能定理、牛顿运动定律、运动学相关知识进行求解 。
【典例5】质量为m带电量为q的小球套在竖直放置的绝缘杆上,球与杆间的动摩擦因数为μ 。匀强电场和匀强磁场的方向都在水平方向上,且互相垂直,如图所示,图中未明确标明磁场与电场 。已知电场强度为E,磁感应强度为B 。小球由静止释放后沿杆下滑 。设杆足够长,电场和磁场也足够大,求运动过程中小球可能的最大加速度和最大速度 。
类型二:在无有形约束条件下,粒子受洛伦兹力、电场力、重力作用下,使与速度平行的方向上合力不等于零,与速度垂直的方向上合力等于零,粒子将做匀变速直线运动 。明确这一条件是解题的突破口 。
【典例6】 质量为m,电量为 q的小球以初速度v0 以与水平方向成θ 角射出,如图所示,如果在空间加上一定大小的匀强电场和匀强磁场后,能保证小球沿v0 方向做匀减速直线运动,试求所加匀强电场的最小值和匀强磁场的方向,加了这个二个场后,经多长时间速度变为零?
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