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高考综合复习——磁场专题复习二
带电粒子在复合场中的运动
知识点一——带电粒子在复合场中的运动
▲知识梳理
一、复合场
复合场是指电场、磁场和重力场并存或其中某两种场并存,或分区域存在。粒子在复合场中运动时,要考虑静电力、洛伦兹力和重力的作用。
二、带电粒子在复合场中运动问题的分析思路
1.正确的受力分析
除重力、弹力和摩擦力外,要特别注意电场力和磁场力的分析。
2.正确分析物体的运动状态
找出物体的速度、位置及其变化特点,分析运动过程。如果出现临界状态,要分析临界条件。
带电粒子在复合场中做什么运动,取决于带电粒子的受力情况。
(1)当粒子在复合场内所受合力为零时,做匀速直线运动(如速度选择器)。
(2)当带电粒子所受的重力与电场力等值反向,洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。
(3)当带电粒子所受的合力是变力,且与初速度方向F在一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线,由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区,因此粒子的运动情况也发生相应的变化,其运动过程也可能由几种不同的运动阶段所组成。
3.灵活选用力学规律是解决问题的关键
(1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时,应根据平衡条件列方程求解。
(2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时,往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。
(3)当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时,应选用动能定理或能量守恒列方程求解。
注意:由于带电粒子在复合场中受力情况复杂,运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解。
4.三种场力的特点
(1)重力的大小为,方向竖直向下.重力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的质量有关外,还与始末位置的高度差有关。
(2)电场力的大小为,方向与电场强度E及带电粒子所带电荷的性质有关,电场力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的电荷量有关外,还与始末位置的电势差有关。
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