力学知识在电磁场中的应用.ppt

高三物理讲座
--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
、共点力平衡条件的应用
带电粒子在电场、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令=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。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0、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?
B
N
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
ROM,故T与竖直方向成角。
对B:根据力平衡条件,进行正
交分解,有:TSin=qE,即
T= gE
Sin e
F2
∴Fsin01=F2Sin02
∴当0,=0
必有F1=F2
例一、在空间中,有一个固定的倾角为、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
对B分析
0+2a=18000=900
旦即电场方向与竖直
方向成90-斜向
上
小结:
1、二力平衡条件确定了细绳拉
力方向。
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0,用绝缘材料制成的斜面上,放
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<tan0),整个装置处于方向垂直于斜面向上,磁感应强
度为B的匀强磁场中,若小滑块由静止释放,设斜面足够大,
且滑块带电量保持不变。求小滑块在斜面上运动达到稳定时的
速度的大小和速度与重力沿斜面的分力的夹角。
B
B
qVB
mgsine
(二)、在磁场中应用:
例二、如图所示,在倾角为0,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u(μ<tanO),整个装置处
于方向垂直于斜面向上,磁感应强度为B的匀强磁场中,若小滑块由静止释
放,设斜面足够大,且滑块带电量保持不变。求小滑块在斜面上运动达到
稳定时的速度的大小和速度与重力沿斜面的分力的夹角。
解题过程
确定f与qⅤB方向如图。
由几何关系
m sing
(mgSin 0)=(umgcos0)2
+(qvB)2
设:v的方向与重力沿斜面向下分力mgsn0之间夹角为a,
cosa
mgsin e mosin e urge a=a