今天想来给同学们讲讲IB物理带电粒子的运动,这部分要求同学们做好复合场的基本分析。下面就来给大家讲讲这部分所涉及到的知识点吧!
带电粒子的运动
带电粒子运动型计算题大致有两类,一是粒子依次进入不同的有界场区,二是粒子进入复合场区。近年来高考重点就是受力情况和运动规律分析求解,周期、半径、轨迹、速度、临界值等。再结合能量守恒和功能关系进行综合考查。
带电粒子在复合场电运动的基本分析
1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时,粒子将做匀速直线运动或静止。
2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时,粒子将做变速直线运动。
3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时,粒子将做匀速圆周运动。
4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时,粒子将做变加速运动,这类问题一般只能用能量关系处理。
电场力和洛仑兹力的比较
1.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仑兹力的作用。
2.电场力的大小F=Eq,与电荷的运动的速度无关;而洛仑兹力的大小f=Bqvsinα,与电荷运动的速度大小和方向均有关。
3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反;而洛仑兹力的方向始终既和磁场垂直,又和速度方向垂直。
4.电场力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,而洛仑兹力只能改变电荷运动的速度方向,不能改变速度大小。
5.电场力可以对电荷做功,能改变电荷的动能;洛仑兹力不能对电荷做功,不能改变电荷的动能。
6.匀强电场中在电场力的作用下,运动电荷的偏转轨迹为抛物线;匀强磁场中在洛仑兹力的作用下,垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧。
受力分析及运动特征分析及力学规律
带电粒子在复合场中做什么运动,取决于带电粒子所受的合外力及初始状态的速度,因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析。
①当带电粒子在复合场中所受合外力为零时,做匀速直线运动(如速度选择器)——根据平衡条件列方程求解。
②带电粒子所受的重力和电场力等值反向,洛伦兹力提供向心力,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动——根据洛伦兹力公式、牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。
③带电粒子所受的合外力是变力,且与初速度方向不在一条直线上,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,其运动过程可能由几种不同的运动阶段组成——选用动能定理或能量守恒定律列方程求解。
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