带电物体在电磁场中的运动（下）

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1、带电物体在电磁带电物体在电磁 场中的运动（下）场中的运动（下）一、带电粒子在电场中的运动 二、带电粒子在磁场中的运动 三、带电粒子在电磁场中的运动056. 08年苏北四市第三次调研试题 4gk003. 2008年高考理综北京卷19 060. 徐州市0708学年度第三次质量检测16 042. 08年苏、锡、常、镇四市教学情况调查(一)17 051. 北京西城区08年4月物理一模23 052. 2008年北京东城区第一次模拟试题22 056. 08年苏北四市第三次调研试题16 058. 08年苏、锡、常、镇四市教学情况调查（二）17065. 08年南京一中第三次模拟16gk001. 2008年高考

2、理综全国卷25gk007. 2008年高考理综天津卷23 gk011. 2008年高考物理海南卷16 带电物体在电磁场中的运动（下）带电物体在电磁场中的运动（下）1、 带电粒子的加速 由动能定理2、 带电粒子的偏转 带电粒子在初速度方向做匀速运动 L=v0t t=L/ v0带电粒子在电场力方向做匀加速运动F=qE a=qE/m带电粒子通过电场的侧移偏向角vyvtv00一、带电粒子在电场中的运动3、处理带电粒子在电场中的运动问题的一般步骤：分析带电粒子的受力情况，尤其要注意是否要考虑重力、电场力是否是恒力等分析带电粒子的初始状态及条件，确定粒子是作直线运动还是曲线运动建立正确的物理模型，进而确定

3、解题方法利用物理规律或其它解题手段（如图像等）找出物理量间的关系，建立方程组1.带电带电 粒子的速度与磁感应线应线 平行时时, 能做匀速直线线运动动2.当带电带电 粒子以垂直于匀强磁场场的方向入射，受洛伦伦 兹兹力作用，做匀速圆圆周运动动。当带电带电 粒子在磁场场中做匀速圆圆周运动动，洛仑兹仑兹 力充 当向心力时时，其余各力的合力一定为为零.3.带电粒子在磁场中的运动常因各种原因形成多解， 通常原因有： 带电粒子的电性及磁场方向的不确定性， 粒子运动方向的不确定性及运动的重复性， 临界状态的不唯一性等。二、带电粒子在磁场中的运动当带电带电 粒子在电电磁场场中作多过过程运动时动时 ，关键键 是掌

4、握基本运动动的特点和寻寻找过过程的边边界条件。当带电带电 粒子做电电磁场场中运动时动时 ，电场电场 力和重力可能做功,而洛仑兹仑兹 力始终终不做功。带电带电 粒子在电电磁场场中的运动动，其本质质是力学问题问题 ， 应应按力学的基本思路，运用力学的基本规规律研究和 解决此类问题类问题 。三、带电粒子在电磁场中的运动056.08年苏北四市第三次调研试题 44. 如图所示，相距为d 的两平行金属板水平放置，开 始开关S合上使平行板电容器带电板间存在垂直纸 面向里的匀强磁场一个带电粒子恰能以水平速度v 向右匀速通过两板间。在以下方法中 ，要使带电粒 子仍能匀速通过两板，（不考虑带电粒子所受重力 ）正确

5、的是 （ ） A把两板间距离减小一倍，同时把粒子速率增加一倍 B把两板的距离增大一倍，同时把板间的磁场增大一倍 C把开关S断开，两板的距离增大一倍，同时把板 间的磁场减小一倍 D把开关S断开，两板的距离减小一倍，同时把粒子速率减小一倍SvAgk003.2008年高考理综北京卷19 19.在如图所示的空间中，存在场强为E的匀强电场， 同时存在沿x轴负方向，磁感应强度为B的匀强磁场。 一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀 速运动。据此可以判断出 （ ） A.质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能减小； 沿z轴正方向电势升高 B.质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能增大； 沿z

6、轴正方向电势降低 C.质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变; 沿z轴正方向电势升高 D.质子所受电场力大小等于evB，运动 中电势能不变;沿z轴正方向电势降低OvyxzC解见下页由电子沿y 轴正方向匀速直线运动受平衡力，由电子运动方向和磁感应强度方向，用左手定则可 判断电子所受洛伦兹力方向沿z轴负方向，则电场力 方向沿z轴正方向，则对电子不做功，电势能不变。综上分析，正确答案为C。则沿z轴正方向电势逐渐升高。负电荷所受电场力方向与场强方向相反，故电场方向 沿z轴负方向。沿电场线方向电势逐渐降低，解析：所以060.徐州市0708学年度第三次质量检测16 16(14分)如图所示，第四象限

7、内有互相正交的匀强 电场E与匀强磁场B1， E的大小为0.5103V/m, B1大 小为0.5T；第一象限的某个矩形区域内，有方向垂直 纸面向里的匀强磁场B2，磁场的下边界与x轴重合.一 质量 m=110-14kg、电荷量 q=110-10C的带正电微粒 以某一速度v 沿与y 轴正方向60角从M 点沿直线运动 ,经P点即进入处于第一象限内的磁场B2区域. 一段时间后, 小球经过y 轴上 的N点并与y 轴正方向成60角 的方向飞出。M点的坐标为 （0，-10）, N点的坐标为（0 ，30），不计粒子重力， g取10m/s2x/cmy/cmO MNP 6060(1)请分析判断匀强电场E1的方向并求

8、出微粒的运动 速度v； (2)匀强磁场B2的大小为多大？； (3) B2磁场区域的最小面积为多少？解：(1)由于重力忽略不计，微粒在第四象限内仅受 电场力和洛伦兹力，且微粒做直线运动，速度的变化 会引起洛仑兹力的变化，所以微粒必做匀速直线运动 . 由力的平衡有 Eq=B1qv x/cmOMP60yvEqB1qv这样，电场力和洛仑兹力大小相等, 方向相反, 电场E 的方向与微粒运动的方向垂直，即与y 轴负方向成30 角斜向下.(2) 画出微粒的运动轨迹如图由几何关系可知粒子在第一象 限内做圆周运动的半径为 微粒做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供即解之得(3) 由图可知，磁场B2的最小区域应该分布在

9、图示的矩 形PACD内由几何关系易得所以，所求磁场的最小面积为O160x/cmy/cmO MN60PD CA题目042.08年苏、锡、常、镇四市教学情况调查（一）17 17（17分）某同学设想用带电粒子的运动轨迹做出 “0”、“8”字样，首先，如图甲所示，在真空空间的竖直 平面内建立xoy坐标系，在y1=0.1m和y2= -0.1m处有两个 与轴平行的水平界面和把空间分成、三个区域 ，在三个区域中分别存在匀强磁场B1、B2、B3 ，其大 小满足B2=2B1=2B3=0.02T，方向如图甲所示.在区域 中的y轴左右两侧还分别存在匀强电场E1、E2（图中未 画出），忽略所有电、磁场的边缘效应. A

10、BCD是以坐 标原点O为中心对称的正方形，其边长L=0.2m.现在界 面PQ上的A处沿y轴正方向发射一比荷的带正电荷的粒 子（其重力不计），粒子恰能沿图中实线途经BCD三点 后回到A点并做周期性运动，轨迹构成一个“0”字.己知 粒子每次穿越区域时均做直线运动. （1）求E1、E2场的大小和方向.（2）去掉和区域中的匀强电场和磁场，其他条 件不变，仍在A处以相同的速度发射相同的粒子，请 在和区城内重新设计适当的匀强电场或匀强磁场 ，使粒子运动的轨迹成为上、下对称的“8”字，且粒 子运动的周期跟甲图中相同，请通过必要的计算和分 析，求出你所设计的“场”的大小、方向和区域，并在 乙图中描绘出带电粒子

11、的运动轨迹和你所设计的“场”. （上面半圆轨迹己在图中画出）Oy/mx/mDABCQMNPB2B1B2 B3 乙Oy/mx/mDABCQMNPB2B1B2B3 甲解：（1）、区域中在区域的电磁场中运动满足方向水平向右方向水平向左。同理题目Oy/mx/mDABCQMNPB1 答图（2）根据对称性，在区域中只能存在匀强磁场, 且满足B3= B1=0.01T，方向垂直纸面向外。B3由于周期相等，所以在区域中只能存在匀强电场， 且方向必须与x轴平行，从B点运动至O点做类平抛运动,时间沿x轴方向的位移是L/2,则由牛顿第二定律qE=ma代入数据解得根据对称性电场方向如答图示。 题目第2页051.北京西城

12、区08年4月物理一模23 23（18分）如图所示，在y 0的区域内有沿y轴正方 向的匀强电场，在y0的区域内有垂直坐标平面向里的 匀强磁场。一电子（质量为m、电量为e）从y轴上A点 以沿x轴正方向的初速度v0开始运动。当电子第一次穿 越x轴时，恰好到达C点；当电子第二次穿越x轴时，恰 好到达坐标原点；当电子第三次穿越x轴时，恰好到达 D点。C、D两点均未在图中 标出。已知A、C点到坐标原 点的距离分别为d、2d。不计 电子的重力。求EOAv0yxB（1）电场强度E的大小； （2）磁感应强度B的大小； （3）电子从A运动到D经历的时间t电子的运动轨迹如右图所示 （2分）（若画出类平抛和圆运动轨迹

13、给1分）求出设电子从A到C的时间为t1（1）电子在电场中做类平抛运动解：EOAv0yxBCD求出由图可知电子进入磁场后做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力 求出 = 45EOAv0yxBCD（2）设电子进入磁场时速度为v, v与x轴的夹角为, 则 题目电电子从A运动动到D的时间时间 （3）由抛物线的对称关系，电子在电场中运动的时间为EOAv0yxBCD电子在磁场中运动的时间题目第2页052.2008年北京东城区第一次模拟试题22 22（16分）如图所示，MN、PQ是平行金属板，板 长为L，两板间距离为d，PQ带正电, MN板带负电, 在 PQ板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场。一个电荷 量为q、质

14、量为m的带负电粒子以速度v0从MN板边缘 沿平行于板的方向射入两板间，结果粒子恰好从PQ 板左边缘飞进磁场，然后又恰好从PQ板的右边缘飞 进电场。不计粒子重力。试求： （1）两金属板间所加电压U的大小； （2）匀强磁场的磁感应强度B的大小； （3）在图中正确画出粒子再次 进入电场中的运动轨迹,并标出粒子再次从电场中飞出的速度方向。v0BNm,-q LP dQM分析和解：（1）设带电粒子在平行金属板匀强电场中运动 的时间为t，由类平抛运动可知：v0Nm,-qL d MPQv联立求解式解得： 或由动能定理和运动的合成、分解的方法，联立求解 得出正确的结果同样给分。v0Nm,-qL d MPQv设带

15、电粒子第一次飞出电场时的速度为v, 即由动能定理和联立可得题目（2）带电粒子以速度v飞出电场后射入匀强磁场 做匀速圆周运动，由v0ONm,-qLP dQMvB联立求解可得 题目第2页或由下列常规方法求解： 联立以上有关方程求解可得：（3）粒子的运动轨迹见上图。v0ONm,-qLP dQMvvNB题目第2页第3页056.08年苏北四市第三次调研试题16 16.如图所示，K与虚线MN之间是加速电场，虚线MN 与PQ之间是匀强电场，虚线PQ与荧光屏之间是匀强磁 场，且MN、PQ与荧光屏三者互相平行，电场和磁场 的方向如图所示，图中A点与O点的连线垂直于荧光屏. 一带正电的粒子从A点离开加速电场，速度

16、方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场，在离开偏转电场后进入 匀强磁场，最后恰好垂直地打在荧光屏上.已知电场和磁场区域在竖直方向足够长， 加速电场电压与偏转电场的 场强关系为 ，式中 的d是偏转电场的宽度，ABv0E UNMKdL荧 光 屏OPQ磁场的磁感应强度B与偏转电场的电场强度E和带电 粒子离开加速电场的速度v0关系符合表达式 . 若题中只有偏转电场的宽度d为已知量，则（1）画出带电粒子轨迹示意图；（2）磁场的宽度L为多少？（3）带电粒子在电场和磁场中垂直于v0方向的偏转距离分别是多少？ABv0E UNMKdL荧 光 屏OPQAB v0E UNMKdLCOPQvR解：（1）轨迹如图所示v（2）粒子在加速电场中，由动能定理有粒子在匀强电场中做类平抛运动，设偏转角为有解得：=45由几何关系