若带电粒子在磁场中所受合力不为零,则粒子的速度会改变,洛伦兹力也会随着变化,合力也会跟着变化,粒子做一般曲线运动,运动比较复杂。此时,我们可以把初速度分解成两个分速度,使其一个分速度对应的洛伦兹力与重力(或电场力,或重力和电场力的合力)平衡,另一个分速度对应的洛伦兹力使粒子做匀速圆周运动,这样一个复杂的曲线运动就可以分解分两个比较常见的运动,即沿某一方向的匀速直线运动和沿某一时针方向的匀速圆周运动的合成。这实际上是借助等效原理和运动的合成分解原理,在全新的数理模型基础上简化了问题,我们将这种方法称之为'配速法'。 【典例1】如右图所示,在垂直纸面向内的匀强磁场B和竖直向下的电场E中,有一质量m、带电量+q的粒子(不计重力)由点P无初速释放,求: (1)粒子向下运动的最大位移dmax。 (2)粒子运动过程中的最小速度Vmin和最大速度Vmax。 【典例2】在场强为B的水平匀强磁场中,一质量为m、带正电q的小球在0点静止释放,小球的运动曲线如图所示,重力加速度为g 。求: 因此,粒子的运动是水平向右速度为V1的匀速直线运动和初速度水平向左,大小为V1的逆时针匀速圆周运动的合运动,圆周运动的半径 把初速零分解成水平向右的速度v1与水平向左的速度V1,同时粒子水平向左的速度V1对应竖直向下的洛伦兹力平衡电场力和重力的合力,其中,Bqv1=Eq-mg 因此,粒子的运动是水平向左速度为v1的匀速直线运动和初速度水平向右,大小为V1的顺时针匀速圆周运动的合运动,最低点速度最大。 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对应竖直向上的洛伦兹力平衡重力,其中:Bqv1=mg因此粒子的运动是水平向右速度为V1的匀速直线运动和初速度斜向左上方,大小为V2的逆时针匀速圆周运动的合运动,最低点速度最大:vm=v1+v2 【典例4】某空间内存在电场强度大小E=100V/m、方向水平向左的匀强电场和磁感应强度大小B1=100T、方向垂直纸面向里的匀强磁场(图中均未画出)。一质量m=0.1kg、带电荷量q=+0.01C的小球从O点由静止释放,虚线OB与水平方向的夹角为450,小球在竖直面内的运动轨迹如图中实线所示,轨迹上的A点离OB最远且与OB的距离为L,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确是( ) A、在运动过程中,小球的机械能守恒 B、在运动过程的最大速度为2m/s C、小球经过B点时的速度为0 D、L=根号2m (2022·全国甲卷·18)空间存在着匀强磁场和匀强电场,磁场的方向垂直于纸面(xOy平面)向里,电场的方向沿y轴正方向.一带正电的粒子在电场和磁场的作用下,从坐标原点O由静止开始运动.下列四幅图中,可能正确描述该粒子运动轨迹的是( ) 【典例7】空间同时存在匀强电场和匀强磁场.如图所示,匀强电场的方向沿y轴正方向,场强大小为E;磁场方向垂直纸面向外.质量为m、电荷量为+q 的粒子(重力不计)从坐标原点0由静止释放,释放后粒子恰能沿图中的曲线运动.已知该曲线的最高点P的纵坐标为h,曲线在P点附近的一小部分,可以看做是半径为2h的圆周上的一小段圆弧,则( ) |
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