若帶電粒子在磁場中所受合力不為零,則粒子的速度會改變,洛倫茲力也會隨著變化,合力也會跟著變化,粒子做一般曲線運動,運動比較復(fù)雜。此時,我們可以把初速度分解成兩個分速度,使其一個分速度對應(yīng)的洛倫茲力與重力(或電場力,或重力和電場力的合力)平衡,另一個分速度對應(yīng)的洛倫茲力使粒子做勻速圓周運動,這樣一個復(fù)雜的曲線運動就可以分解分兩個比較常見的運動,即沿某一方向的勻速直線運動和沿某一時針方向的勻速圓周運動的合成。這實際上是借助等效原理和運動的合成分解原理,在全新的數(shù)理模型基礎(chǔ)上簡化了問題,我們將這種方法稱之為'配速法'。 【典例1】如右圖所示,在垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場B和豎直向下的電場E中,有一質(zhì)量m、帶電量+q的粒子(不計重力)由點P無初速釋放,求: (1)粒子向下運動的最大位移dmax。 (2)粒子運動過程中的最小速度Vmin和最大速度Vmax。 【典例2】在場強為B的水平勻強磁場中,一質(zhì)量為m、帶正電q的小球在0點靜止釋放,小球的運動曲線如圖所示,重力加速度為g 。求: 因此,粒子的運動是水平向右速度為V1的勻速直線運動和初速度水平向左,大小為V1的逆時針勻速圓周運動的合運動,圓周運動的半徑 把初速零分解成水平向右的速度v1與水平向左的速度V1,同時粒子水平向左的速度V1對應(yīng)豎直向下的洛倫茲力平衡電場力和重力的合力,其中,Bqv1=Eq-mg 因此,粒子的運動是水平向左速度為v1的勻速直線運動和初速度水平向右,大小為V1的順時針勻速圓周運動的合運動,最低點速度最大。 解析:把初速度V0,分解成速度v1和速度V2,由矢量分解有粒子水平向右的速度V1對應(yīng)豎直向上的洛倫茲力平衡重力,其中:Bqv1=mg因此粒子的運動是水平向右速度為V1的勻速直線運動和初速度斜向左上方,大小為V2的逆時針勻速圓周運動的合運動,最低點速度最大:vm=v1+v2 【典例4】某空間內(nèi)存在電場強度大小E=100V/m、方向水平向左的勻強電場和磁感應(yīng)強度大小B1=100T、方向垂直紙面向里的勻強磁場(圖中均未畫出)。一質(zhì)量m=0.1kg、帶電荷量q=+0.01C的小球從O點由靜止釋放,虛線OB與水平方向的夾角為450,小球在豎直面內(nèi)的運動軌跡如圖中實線所示,軌跡上的A點離OB最遠且與OB的距離為L,重力加速度g取10m/s2。下列說法正確是( ) A、在運動過程中,小球的機械能守恒 B、在運動過程的最大速度為2m/s C、小球經(jīng)過B點時的速度為0 D、L=根號2m (2022·全國甲卷·18)空間存在著勻強磁場和勻強電場,磁場的方向垂直于紙面(xOy平面)向里,電場的方向沿y軸正方向.一帶正電的粒子在電場和磁場的作用下,從坐標原點O由靜止開始運動.下列四幅圖中,可能正確描述該粒子運動軌跡的是( ) 【典例7】空間同時存在勻強電場和勻強磁場.如圖所示,勻強電場的方向沿y軸正方向,場強大小為E;磁場方向垂直紙面向外.質(zhì)量為m、電荷量為+q 的粒子(重力不計)從坐標原點0由靜止釋放,釋放后粒子恰能沿圖中的曲線運動.已知該曲線的最高點P的縱坐標為h,曲線在P點附近的一小部分,可以看做是半徑為2h的圓周上的一小段圓弧,則( ) |
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