高考冲刺带电粒子在电磁场中运动.doc

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1、高考冲刺：带电粒子在电磁场中运动一、带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动状态主要有三种：平衡、变速直线运动、偏转——类平抛运动。解决这类问题，一是由电场知识结合静力学知识，运动学规律和牛顿运动定律求解；二是从能量角度求解，有时从能量角度考虑会更方便一些。常见的带电粒子有：电子、质子、α粒子、离子等，因这些粒子的重力较电场力小得多，常常忽略不计；另一类粒子，像带电微粒、油滴、尘埃等，因重力相对电场力较大，常不可忽略。（1）带电粒子的平衡带电粒子在电场中处于静止状态，设匀强电场的两极板电压为U，

2、板间距离为d，则mg=qE，q＝（2）带电粒子的加速①运动状态分析，带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，粒子做匀加（减）速直线运动。②用功能观点分析，粒子动能的变化量等于电场力做的功（电场可以是匀强电场，也可以是非匀强电场）若粒子初速为零，则若粒子初速度为v0，则－（3）带电粒子的偏转（限于匀强电场）若带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定与初速度方向成90°角的电场力作用而作匀变速曲线运动，处理方法与平抛运动的处理方法相同，应用运动的合

3、成与分解的知识、方法求解：沿初速度的方向为匀速直线运动，有：　　l=v0t沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动，有：　a=离开电场时偏移量y=离开电场时偏转角：tan=（4）交变电压下的运动如果偏转极板上加一交变电压，极板间出现一交变电场，但其交变周期T远大于粒子穿越电场的时间时，则在粒子穿越电场的过程中，极板间电场可当作匀强电场处理，只不过不同时刻匀强电场的场强大小不同而已。当偏转电压为正弦波或锯齿波时，连续射入电场中的带电粒子穿出电场时发生的侧移距离随入射时间变化的波形与偏转电压的波形变化。

4、二、带电粒子在磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中主要涉及做匀速直线运动或匀速圆周运动。当带电粒子（不计重力）的运动方向与磁场平行时，粒子做匀速直线运动。当带电粒子（不计重力）的运动方向与磁场垂直时，粒子做匀速圆周运动。粒子做匀速圆周运动时，应注意以下几点：①圆心的确定：画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射出磁场的两点）的洛伦兹力F的方向，沿这两个洛伦兹力画其延长线，两延长线的交点即为圆心，或利用圆心位置必定在圆中一根弦的中垂线上，作出圆心位置。②半径的确定和计算：利用平面几何关系，求出该圆的可能

5、半径（或圆心角），半径与粒子运动速度间关系是：R=，③粒子在磁场中运动时间和圆心角的的关系：由几何关系找出粒子运动轨迹所对圆心角α，则t=④注意圆周运动中有关对称规律：如从同一边界平面射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出。三、带电粒子在复合场中的运动复合场是指电场、磁场、重力场中三者或其中任意两者共存的场。在复合场中运动的电荷有时可不计重力，如电子、质子、α粒子等微观粒子，也有重力不能忽略的宏观带电体，如小球、液滴、微粒等。虽然电荷在复

6、合场中的运动情况一般较为复杂，但是它作为一个力学问题，同样遵循联系力和运动的各条基本规律。在分析和解决具体问题时，还是要从力的观点（牛顿定律）、动量的观点、能量的观点入手。电荷在复合场中的运动一般有两种情况——直线运动和圆周运动。若电荷在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动，由于电场力和重力为恒力，洛伦兹力方向和速度方向垂直且大小随速度的大小而改变。所以只要电荷速度大小发生变化，垂直于速度方向的合力就要发生变化，该方向电荷的运动状态就会发生变化，电荷就会脱离原来的直线轨道而沿曲线运动。可见，只

7、有电荷的速度大小不变，才可能做直线运动，也就是说，电荷在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动时，一定是做匀速直线运动。若电荷在上述复合场中做匀速圆周运动时，由于物体做匀速圆周运动的条件是所受合外力大小恒定、方向时刻和速度方向垂直，这是任何几个恒力或恒力和某一变力无法合成实现的，只有洛伦兹力可满足该条件。也就是说，电荷在上述复合场中如果做匀速圆周运动，只能是除洛伦兹力以外的所有恒力的合力为零才能实现。带电粒子在匀强电场和匀强磁场共存区域内运动时，往往既要受到电场力作用，又要受到洛伦兹力作用。这两

8、个力的特点是，电场力是恒力，而洛伦兹力的大小、方向随速度变化。若二力平衡，则粒子做匀速直线运动。若二力不平衡，则带电粒子所受合外力不可能为恒力，因此带电粒子将做复杂曲线运动。解决粒子做复杂曲线运动问题时，必须用动能定理或能量关系处理，这里要抓住场力做功和能量转化的特点，即电场力做功与电势能变化的特点，以及洛伦兹力永远不做功。处理带电粒子在匀强电场和匀强磁场中运动问题的一般方法有：（1）处理带电微粒在复合场中运动问题时，要先弄清重力、电场力、洛伦兹力的特点，根据微粒受力