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1、公开课1ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、电场力、洛伦兹力的特点一、电场力、洛伦兹力的特点一、电场力、洛伦兹力的特点一、电场力、洛伦兹力的特点1.1.在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用伦兹力的作用。2.2.电场力的大小电场力的大小，与电荷的运动的速度
2、无关；，与电荷的运动的速度无关；而洛伦而洛伦兹力的大小兹力的大小sin，与电荷运动的速度大小和方向均，与电荷运动的速度大小和方向均有关有关。3.3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直。4.4.电场既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动电场既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向；的方向；而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小速度大小。5.5.电场力可以对电荷做功，能
3、改变电荷的动能；电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；洛伦兹力不能洛伦兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能对电荷做功，不能改变电荷的动能。二、带电粒子在复合场中运动和受力分析二、带电粒子在复合场中运动和受力分析二、带电粒子在复合场中运动和受力分析二、带电粒子在复合场中运动和受力分析1.1.复合场：指复合场：指电场电场、磁场磁场、重力场重力场并存，或其中某两种场并并存，或其中某两种场并存的场。存的场。2.2.当带电粒子在复合场中所受的合外力为时，粒子将做当带电粒子在复合场中所受的合外力为时，粒子将做匀匀速直线运动或静止速直线运动或静止。3.3.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时
4、，当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做粒子将做变速直线运动变速直线运动。4.4.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆匀速圆周运动周运动。5.5.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的，当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的，则粒子将做则粒子将做变加速运动变加速运动，这类问题一般只能用功能关系来处，这类问题一般只能用功能关系来处理。理。三、判断是否要考虑重力三、判断是否要考虑重力三、判断是否要考虑重力三、判断是否要考虑重力重力考虑与否分三种情况：重力考虑与否分三种情况：(1)微微观的基本粒子，如观
5、的基本粒子，如电子、质子、离子电子、质子、离子等一般可以等一般可以不计不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，力相比太小，可以忽略可以忽略；而对于一些实际物体，如；而对于一些实际物体，如带带电小球、液滴、金属块电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就等不做特殊交待时就应当应当考虑考虑其重力其重力。(2)(2)是否要考虑重力在题目中有明确的交待。是否要考虑重力在题目中有明确的交待。(3)(3)若看不出是否要考虑重力，可在进行受力分析与若看不出是否要考虑重力，可在进行受力分析与运动分析时，先做出假设，再由结果来分析，是否要运动分析时，先做出
6、假设，再由结果来分析，是否要考虑重力考虑重力.例例1.如如图图所所示示，在在一一个个圆圆形形区区域域内内，两两个个方方向向相相反反且且都都垂垂直直于于纸纸面面的的匀匀强强磁磁场场分分布布在在以以直直径径A2A4为为边边界界的的两两个个半半圆圆形形区区域域、中中，A2A4与与A1A3的的夹夹角角为为60O一一质质量量为为m、带带电电量量为为+q的的粒粒子子以以某某一一速速度度从从区区的的边边缘缘点点A1处处沿沿与与A1A3成成30O角角的的方方向向射射人人磁磁场场，随随后后该该粒粒子子以以垂垂直直于于A2A4的的方方向向经经过过圆圆心心O进进区区，最最后后再再从从A4处处射射出出磁磁场场已已知知
7、该该粒粒子子从从射射人人到到射射出出磁磁场场所所用用的的时时间间为为t，求求区区和和区区中中磁磁感感应应强强度度的的大大小小(忽忽略略粒粒子子重重力力)题型题型1 磁场与磁场的衔接磁场与磁场的衔接题型题型2 电场与磁场的衔接电场与磁场的衔接例例2.如如图图所示，在所示，在的空的空间间中存在匀中存在匀强强电场电场，场场强强沿沿轴负轴负方向；在方向；在的空的空间间中，存在匀中，存在匀强强磁磁场场，磁，磁场场方向方向垂直垂直平面（平面（纸纸面）向外。一面）向外。一电电量量为为、质质量量为为的的带带正正电电的运的运动动粒子，粒子，经过经过轴轴上上处处的点的点1时时速率速率为为，方向沿，方向沿轴轴正方向
8、；然后，正方向；然后，经过经过轴轴上上处处的的 点点进进入磁入磁场场，并，并经过经过轴轴上上处处的的点。点。不不计计重力。求重力。求（1）电场电场强强度的大小。度的大小。（2）粒子到达）粒子到达时时速度的大小和方向。速度的大小和方向。（3）磁感）磁感应应强强度的大小。度的大小。解：（解：（1）粒子在）粒子在电场电场、磁、磁场场中运中运动动的的轨轨迹如迹如图图所示。所示。设设粒子从粒子从P1到到P2的的时间为时间为t，电场电场强强度的大小度的大小为为E，粒子在，粒子在电场电场中的加速度中的加速度为为a，由牛，由牛顿顿第二定律及运第二定律及运动动学公式有：学公式有：qE ma v0t 2h 由由、
9、式可解得：式可解得：（2）粒子到达）粒子到达P2时时速度沿速度沿x方向的分量仍方向的分量仍为为v0，以以v1表示速度沿表示速度沿y方向分量的大小，方向分量的大小，v表示速度的表示速度的大小，大小，表示速度和表示速度和x轴轴的的夹夹角，角，则则有：有：由由、式得：式得：v v1 1v v0 0 由由、式得：式得：（3 3）设磁场的磁感应强度为）设磁场的磁感应强度为B B，在洛仑兹力作用下粒子做匀速圆周运，在洛仑兹力作用下粒子做匀速圆周运动，设圆周的半径为动，设圆周的半径为r r，由牛顿第二定律有：，由牛顿第二定律有：此此圆圆周与周与x轴轴和和y轴轴的交点分的交点分别为别为P2、P3。因因为为OP
10、2OP3，45，由几何关系可知，由几何关系可知，连线连线P2P3为圆轨为圆轨道的直径，由此可求得：道的直径，由此可求得：由由、可得可得：方法方法1 应用动力学应用动力学例例3.3.如图所示如图所示,套在很长的绝缘直棒上的小球套在很长的绝缘直棒上的小球,其质量为其质量为m,带带电量为电量为+q,小球可在棒上滑动小球可在棒上滑动,将此棒竖直放在互相垂直将此棒竖直放在互相垂直,且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度为电场强度为E E,磁磁感应强度为感应强度为B,小球与棒的动摩擦因数为小球与棒的动摩擦因数为,求小球由静止沿求小球由静止沿棒下落过程中的最大加速度和
11、最大速度棒下落过程中的最大加速度和最大速度.(.(设小球电量不变设小球电量不变)EB解：分析小球的受力如图解：分析小球的受力如图,分析物体的分析物体的 受力和运受力和运动可知，当物体速度等于零时，洛伦兹力最小，动可知，当物体速度等于零时，洛伦兹力最小，摩擦力最小，加速度最大。即：摩擦力最小，加速度最大。即：mg-f=ma f=N N=Eq a=(mg-Eq)/m当物体的加速度当物体的加速度为为零零时时速度最大，有速度最大，有:mg-f=0 f=N N=Eq+Bvq解得：解得：v=(mg-Eq)/BqmgfEqf洛洛N方法方法2 应用功能关系应用功能关系例例4.4.如图所示如图所示,水平向左的匀
12、强电场水平向左的匀强电场E=4V/m,垂直纸面向里的垂直纸面向里的匀强磁场匀强磁场B=2T,质量质量m=1g的带正电的小物块的带正电的小物块,从从M点沿绝缘点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速度滑下粗糙的竖直壁无初速度滑下,滑行滑行0.8m到到N点时离开竖直壁点时离开竖直壁做曲线运动做曲线运动,在在P点时小物块瞬时受力平衡点时小物块瞬时受力平衡,此时速度与水此时速度与水平方向成平方向成450,若若P与与N的高度差为的高度差为0.8m,求求:(1)(1)物物块块沿壁下滑过程中摩擦力所做的功；沿壁下滑过程中摩擦力所做的功；(2)(2)P与与N的水平距离。的水平距离。EBM解解:（1）小物块离开竖直壁时，分析
13、其受力可知，小物块离开竖直壁时，分析其受力可知，物块在竖直下滑过程中，由动能定理可得：物块在竖直下滑过程中，由动能定理可得：（2）物块运动到）物块运动到P点时的受力如图，由平衡条件可得：点时的受力如图，由平衡条件可得：fEqmg从从P点到点到N点的过程中由动能定理可得：点的过程中由动能定理可得：练习练习1.如图所示，一个带电粒子两次以同样的垂直于场线如图所示，一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度的初速度v0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区，分别穿越匀强电场区和匀强磁场区，场区的宽场区的宽度均为度均为L，偏转角度均为，偏转角度均为，求，求 E B LBEv0解：在电场中偏转：解：在电场中偏转
14、：在磁场中偏转：在磁场中偏转：练习练习2空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为应强度为B，一带电量为，一带电量为+q、质量为、质量为m的粒子，在的粒子，在P点以某点以某一初速开始运动，初速方向在图中纸面内如图中一初速开始运动，初速方向在图中纸面内如图中P点箭头所点箭头所示。该粒子运动到图中示。该粒子运动到图中Q点时速度方向与点时速度方向与P点时速度方向垂点时速度方向垂直，如图中直，如图中Q点箭头所示。已知点箭头所示。已知P、Q间的距离为间的距离为L。若保持。若保持粒子在粒子在P点时的速度不变，而将匀强磁场换成匀强电场，电点时的速度不变，
15、而将匀强磁场换成匀强电场，电场方向与纸面平行且与粒子在场方向与纸面平行且与粒子在P点时速度方向垂直，在此电点时速度方向垂直，在此电场作用下粒子也由场作用下粒子也由P点运动到点运动到Q点。不计重力。求：点。不计重力。求：（1）电场强度的大小。）电场强度的大小。（2）两种情况中粒子由）两种情况中粒子由P运动到运动到Q点所经历的时间之差。点所经历的时间之差。题型题型3 电场与磁场的转换电场与磁场的转换由题意可知：由题意可知：y=x=R QPXY0解：由几何知识可知：解：由几何知识可知：L2=2R2PQOR粒子在磁场中，洛仑兹力充当向心粒子在磁场中，洛仑兹力充当向心力。有力。有 Bqvv2/R粒子在电
16、场中做类平抛运动粒子在电场中做类平抛运动X轴方向轴方向 有：有：X=a t22由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得 Eq=maY轴方向有：轴方向有：y=v t练练习习3 3.如如图图，xoy平平面面内内的的圆圆OO与与y轴轴相相切切于于坐坐标标原原点点0,在在该该圆圆形形区区域域内内，有有与与y轴轴平平行行的的匀匀强强电电场场和和垂垂直直于于圆圆面面的的匀匀强强磁磁场场,个个带带电电粒粒子子(不不计计重重力力)从从原原点点O沿沿x轴轴进进入入场场区区，恰恰好好做做匀匀速速直直线线运运动动，穿穿过过场场区区的的时时间间为为To若若撤撤去去磁磁场场，只只保保留留电电场场，其其它它条条件件不不变变，该该带带电电粒粒子子穿穿过过场场区区的的时时间间为为To2若若撤撤去去电电场场，只只保保留留磁磁场场，其其它它条条件件不不变变，求求：该带电粒子穿过场区的时间该带电粒子穿过场区的时间