带电粒子在复合场中的运动讲课.ppt
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【知识点详解】 1. **重力场** - 重力是由于地球对物体的引力产生的,大小由公式 G = mg 计算,其中 G 是重力加速度,m 是物体质量,g 通常取 9.8 m/s²。 - 重力的方向总是指向地心,即竖直向下。 - 对于基本粒子如电子、质子等,通常假设它们不受重力影响。而对于带电颗粒,如小球、液滴、油滴等,如果没有特殊说明,重力通常不能忽略。 - 重力做功与路径无关,只与始末位置的高度差有关,公式为 WG = mgh。 2. **电场力** - 电场力由电荷量 q 和电场强度 E 决定,公式为 F = qE。 - 正电荷受到的电场力与电场强度方向相同,负电荷相反。 - 电场力与物体的运动状态无关,只要有电荷存在就会产生作用力。 - 电场力做功与路径无关,与电荷量和始末位置的电势差有关,公式为 WE = qU 或 WE = Eqd(在匀强电场中)。 - 电场中的运动形式包括匀变速直线运动、类平抛运动和斜抛等,可以运用运动的合成和分解进行分析。 3. **洛伦兹力** - 洛伦兹力由电荷量 q、速度 v 和磁场 B 决定,公式为 f = Bvq(V 垂直于 B)或 f = 0(V 平行于 B)。 - 洛伦兹力的方向遵循左手定则。 - 只有当带电粒子同时具有速度和垂直于磁场的分速度时,洛伦兹力才会产生。 - 洛伦兹力不做功,不会改变粒子的速度大小,仅改变方向。 - 磁场中的运动形式包括匀速直线运动(当速度平行于磁场时)和匀速圆周运动、螺旋式运动等。 4. **带电粒子在复合场中的运动** - 当粒子受到的合力为零或合力方向与粒子运动方向一致时,粒子做直线运动。 - 匀速圆周运动条件是合力大小不变且始终垂直于速度方向(只可能是洛伦兹力提供向心力)。 - 类平抛运动条件是合力大小和方向均不变,且垂直于初速度方向(无磁场存在)。 - 非匀变速曲线运动是合力与速度既不平行也不垂直的情况。 5. **研究方法** - 对于匀速直线运动,可以通过平衡条件求解。 - 匀速圆周运动可以利用牛顿第二定律和圆周运动知识联立求解,重力和电场力平衡时应用平衡条件。 - 非匀速曲线运动通常采用动能定理或能量守恒定律来列方程求解。 6. **实例分析** - 练习1:粒子在电场和磁场中经历相同的偏转角度,可以通过比较电场力和洛伦兹力的效应求解E:B的比例。 - 练习2:粒子在电场和磁场区域的运动,需要综合考虑电场强度、磁场强度以及粒子的初速度、速率和方向,应用动力学知识求解。 通过以上分析,我们可以看到带电粒子在复合场中的运动涉及多个物理量和力的作用,理解这些基本概念和公式对于解决相关问题至关重要。
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