力学知识在电、磁场中的应用

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1、高三物理讲座--------力学知识在电、磁场中的应用高三物理讲座--------力学知识在电、磁场中的应用近几年来，在高考中考查带电粒子在电、磁场中运动的题目，出现的频率很高。尤其在与力学知识结合中，巧妙地把电场、磁场概念与共点力平衡条件、牛顿运动定律、运动合成与分解、功能关系、动量等知识相联系的命题综合考查。这些题目，对学生能力有较好的测试作用。预计在以后的高考中仍会大量出现此类考题，且以计算题为主。本讲座着重讲述如何在电场、磁场或复合场中，运用力学与电磁学知识综合解决问题。一、共点力平衡条件的应用带电粒子在

2、电场、磁场或复合场中平衡时，可以综合运用电场、磁场及力学知识。其分析方法和物体只在重力场中平衡时，分析方法基本相同，先分析受力情况（要注意分析电场力、磁场力的特点），然后根据共点力平衡条件F合＝0，用正交分解法或平行四边形法则解题。对带电粒子受力分析时的注意事项：1、要掌握电场力的特点：匀强电场中，带电粒子所受电场力是恒力，F＝qE。与带电粒子运动状态无关，电场力方向与电场线共线，正负电荷决定着力与电场线是否同向。2、要掌握落仑兹力的特点：在匀强磁场中，当带电粒子静止或沿磁场方向运动时，磁场对带电粒子作用力为零。

3、当带电粒子垂直于磁场方向运动时，f＝qVB，力的方向总与磁场方向和运动方向垂直。3、在电、磁场中是否考虑重力要视具体情况而定。基本粒子，如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确暗示外，一般不考虑重力（但不能忽略质量）。带电微粒如液滴、尘埃、小球等除有说明或明确暗示外，一般都不能忽略重力。（一）、在电场中的应用。例一、在空间中，有一个固定的倾角为θ、绝缘的光滑轨道MON，两个用细绳连接重量不计的轻环A、B套在轨道上（如图示），A不带电，B带正电，电量为q。开始细绳松弛，当加上水平向右，场强为E的匀强电场，稳定后，

4、细绳拉力多大？若保持场强大小不变，欲使细绳拉力与B环所受轨道弹力大小相等，电场方向应如何？例一、在空间中，有一个固定的倾角为θ、绝缘的光滑轨道MON，两个用细绳连接重量不计的轻环A、B套在轨道上（如图示），A不带电，B带正电，电量为q。开始细绳松弛，当加上水平向右，场强为E的匀强电场，稳定后，细绳拉力多大？若保持场强大小不变，欲使细绳拉力与B环所受轨道弹力大小相等，电场方向应如何？解题过程：对A：因为A受弹力NA与OM垂直，由二力平衡，故细绳拉力与NA共线，所以细绳也垂直于OM，故T与竖直方向成θ角。对B：根据力

5、平衡条件，进行正交分解，有：T·Sinθ=qE，即T=∵F1Sinθ1=F2Sinθ2∴当θ1=θ2，必有F1=F2例一、在空间中，有一个固定的倾角为θ、绝缘的光滑轨道MON，两个用细绳连接重量不计的轻环A、B套在轨道上（如图示），A不带电，B带正电，电量为q。开始细绳松弛，当加上水平向右，场强为E的匀强电场，稳定后，细绳拉力多大？若保持场强大小不变，欲使细绳拉力与B环所受轨道弹力大小相等，电场方向应如何？对B分析：θ+2α=180oα=90o-。即电场方向与竖直方向成90o-斜向上。小结：1、二力平衡条件确定了

6、细绳拉力方向。2、三力平衡时，若有任意两个力与第三个力作用线夹角相等，则这两个力必等大。（二）、在磁场中应用：例二、如图所示，在倾角为θ，用绝缘材料制成的斜面上，放一块质量为m，带电量为+q的小滑块，滑块与斜面的动摩擦因数为μ(μ

7、制成的斜面上，放一块质量为m，带电量为+q的小滑块，滑块与斜面的动摩擦因数为μ(μ

8、面内且与滑动摩擦力垂直，由三力平衡条件可确定洛仑兹力和滑动摩擦力方向，进而解题。二、牛顿运动定律、运动学知识的应用１、带电粒子在匀强电场中作匀变速直线运动。条件：带电粒子所受合外力为恒力且粒子初速度为零或与合力在一条直线上。例三、如图示，AB是真空中平行放置的金属板，加上电压后他们之间电场可视为匀强电场。AB两板间距离d=15cm。今在AB加上如乙图所示交变电压，周期T=