【骄子之路】2015年秋高中物理 第3章 专题 带电粒子在复合场中的运动课后强化演练(含解析)新人教版选修3-1
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【知识点详解】 1. **复合场的概念**:复合场是指同时存在两种或多种场的物理环境,例如电场和磁场的组合。在这个专题中,主要讨论的是带电粒子在电场和磁场共同作用下的运动。 2. **洛伦兹力**:洛伦兹力是带电粒子在磁场中运动时受到的力,其大小为`F = qvBsinθ`,其中`q`是粒子的电荷,`v`是粒子的速度,`B`是磁场的磁感应强度,`θ`是粒子速度方向与磁场方向之间的夹角。洛伦兹力始终垂直于粒子的运动速度和磁场方向。 3. **电场力**:电场力是带电粒子在电场中受到的力,大小为`F = qE`,其中`q`是粒子的电荷,`E`是电场强度。电场力的方向与电场线方向一致,对于正电荷,是沿着电场线方向,对于负电荷,是反向于电场线方向。 4. **平衡条件**:当电场力和洛伦兹力相等且方向相反时,带电粒子可以在复合场中做匀速直线运动。例如题目中的正离子,由于受到这两个力的平衡,可以沿直线穿越复合场。 5. **粒子轨迹分析**:不同电荷的粒子在相同复合场中会呈现不同的运动轨迹。例如电子在相同的电场和磁场中,由于电荷符号与正离子相反,其运动轨迹可能会发生偏转。 6. **速度选择器原理**:速度选择器是一种装置,通过设定合适的电场和磁场,使得只有特定速度的带电粒子能够沿直线穿越,其他速度的粒子都会因受到的力不平衡而偏离直线路径。 7. **粒子的偏转**:粒子在磁场中受到的洛伦兹力会导致它做圆周运动,偏转角度和偏转半径取决于粒子的初速度、电荷和质量。质量较大的粒子在相同速度下,其偏转半径较小。 8. **能量转化与守恒**:带电粒子在复合场中的运动涉及到动能、势能和电势能的转化。例如,当粒子从高处滑下,重力势能转化为动能;在电场中,电场力可能会做功改变粒子的电势能。 9. **磁场对速度的影响**:粒子在磁场中运动时,若磁场增强或粒子速度增加,其受到的洛伦兹力也会增大,从而可能改变粒子的运动轨迹。 10. **功能关系**:在粒子的运动过程中,力做功导致能量的转化,如电场力做负功时,电势能增加,动能减少;反之,电场力做正功,电势能减少,动能增加。 这些知识点是高中物理选修3-1中关于带电粒子在复合场中运动的重点内容,理解并掌握这些概念和规律,有助于解决相关问题和理解实际的物理现象。
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