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高二物理带电粒子在匀强磁场中的运动PPT课件

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人教版高二物理选修带电粒子在匀强磁场中的运动PPT完美版

人教版高二物理选修带电粒子在匀强磁场中的运动PPT完美版

e
v
2、偏转角：初末速度的夹角。
3、偏转角=圆心角
θ
m = qBd 2v
t = 30T=d
360 12v
B d
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人 ［教 名版 师课高堂二教物学理］人选教修版3-高1 二第物三理章选 修3.带6 电带粒电子粒在子在匀匀强强磁磁场场中中的的运运动动PP(T共完21美张版P P（T)完整 版PPT)
如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁 场。正、负电子同时从同一点O以与MN成 30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m， 电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？ 射出的时间差是多少？
O
V
O
M
P
V0
P
M V
3、确定半径： 一般利用几何知识，常用解三角形的方法。
4、确定运动时间： 利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内 角和等于计算出圆心角的大小，由公式可求出 运动时间。
t =3600 T(的单位是：度）
或t=2T(的单位 :弧是 度）
5、进出磁场边界
1、进出同一直线边界磁场：
射出点相距
s = 2mv Be
M
B
v
O
时间差为 t = 4m 3Bq
N
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带电粒子在匀强磁场中的运动 课件

带电粒子在匀强磁场中的运动 课件

二、质谱仪
阅读教材第100页“例题”部分,了解质谱仪的结构和作用。
1.质谱仪的组成
由粒子源容器、加速电场、偏转磁场和底片组成。
2.质谱仪的用途
质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的。他用质谱仪发现
了氖20和氖22,证实了同位素的存在。质谱仪是测量带电粒子的
质量和分析同位素的重要工具。
三、回旋加速器


B.两粒子都带负电,质量比 =4


1
C.两粒子都带正电,质量比 =

4

1
D.两粒子都带负电,质量比 =

4
A.两粒子都带正电,质量比
1

解析:由于 qa=qb、Eka=Ekb,动能 Ek=2mv2 和粒子偏转半径 r= ,
2 2 2
可得 m= 2 ,可见 m 与半径
k
r 的二次方成正比,故 ma∶mb=4∶1,
再根据左手定则判知粒子应带负电,故选 B。
答案:B
【例题2】如图所示,一束电荷量为e的电子以垂直于磁场方向
(磁感应强度为B)并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的磁场中,
穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ=60°。求电子的
质量和穿越磁场的时间。
解析:过 M、N 作入射方向和出射方向的垂线,
两垂线交于 O 点,O 点即电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心,
连结 ON,过 N 作 OM 的垂线,垂足为 P,如图所示。由直角三角形 OPN

2 3
知,电子的轨迹半径 r=sin60° = 3 d
2
由圆周运动知 evB=m
2 3
联立①②解得 m= 3 。
带电粒子在匀强磁场中的运动

高二物理选修课件带电粒子在匀强磁场中的运动

高二物理选修课件带电粒子在匀强磁场中的运动

结果分析
通过对比实验数据和理论预测结果，分析带电粒子在 匀强磁场中的运动规律。如果实验数据与理论预测结 果相符，则可以验证洛伦兹力对带电粒子的作用；如 果实验数据与理论预测结果不符，则需要进一步分析 原因并进行改进。同时，还可以通过改变实验参数来 探究不同条件下带电粒子在匀强磁场中的运动规律。
06
磁场强度可以用磁感线密度来表示，单位面积内穿过的磁感线条数越多，则磁 场强度越大。在国际单位制中，磁场强度的单位是特斯拉（T）。
洛伦兹力作用下带电粒子运动规律
洛伦兹力定义
运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力。洛伦兹力始终垂直于电荷的运动方 向和磁场方向所构成的平面，且方向由左手定则确定。
带电粒子在匀强磁场中的运动规律
相关物理现象解释和应用举例
霍尔效应
当带电粒子通过垂直于磁场的导 体时，会在导体两侧产生电势差 ，这种现象被称为霍尔效应，可 用于测量磁场强度或粒子电荷量
。
质谱仪
利用带电粒子在匀强磁场中的圆 周运动规律，可以将不同质量的 粒子分离开来，用于分析物质的
成分和结构。
回旋加速器
通过交替变化的电场和匀强磁场 ，可以使带电粒子在圆形轨道上 不断加速，用于研究粒子的性质
带电粒子在重力、电场力和洛伦兹力的 共同作用下，其运动轨迹可能是直线、 圆或者螺旋线，具体取决于粒子的初速 度、电荷量以及场强的大小和方向。
VS
运动性质
当带电粒子所受合力为零时，粒子将做匀 速直线运动；当合力不为零且与速度方向 不在同一直线上时，粒子将做曲线运动， 其运动轨迹遵循牛顿第二定律。
不同类型复合场对带电粒子运动影响
匀速圆周运动
当带电粒子垂直射入匀强磁场时，若粒子速度大小不变且方向始终与磁场方向垂直，则粒 子将做匀速圆周运动。例如，电子在匀强磁场中的运动轨迹就是一个圆形。

高二物理课件《带电粒子在匀强磁场中的运动》(第1课)课件

高二物理课件《带电粒子在匀强磁场中的运动》(第1课)课件
2qU 是的速率。v m
（2）求粒子在磁场中
1 2mU 运动的轨道半径。 r B q
练习：如图是测量带电粒子质量的仪器的工作原理示 意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示 的容器Ａ中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变 成为正一价的分子离子。分子离子从狭缝Ｓ １ 以很小 的速度进入电压为 Ｕ 的加速电场区（初速不计），加 速后，再通过狭缝Ｓ２、Ｓ３射入磁感强度为Ｂ的匀强 磁场，方向垂直于磁场区的界面ＰＱ。最后，分子离 子打到感光片上，形成垂直于纸面且平行于狭缝Ｓ ３ 的细线。若测得细线到狭缝Ｓ３的距离为d，导出分子 离子的质量m的表达式。
量为q，以初速度v进入有界匀强磁场B中，速
度方向与x轴成60°，从x轴上A点飞出。 y 求：（1）A点离原点O多远？ （2）过多久再从x轴上飞出？
B
重力不计
O
v
60°
x
解题关键: 洛伦兹力永远不做功
1、找圆心、画轨迹 2、定半径 ①几何法求半径（写关系式）
②向心力公式求半径 3、确定运动时间
V
f θ O
回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的 直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒
子，设粒子加速前的初速度为零。求：
（1） 粒子的回转周期是多大？ （2）高频电极的周期为 多大？ （3） 粒子的最大动能 是多大？
（4） 粒子在同一个D 形盒中相邻两条轨道半 径之比
4、如图所示，一带正电粒子质量为m，带电量为
的带正电粒子（不计重力），从左边极板间
中点处垂直磁场以速度v平行
极板射入磁场，欲使粒
子不打在极板上，则粒
L
+q
m
v
L
子入射速度v应满足什

人教版 高二物理 选修3-1 第三章 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动(共21张PPT)(优质版)

人教版 高二物理 选修3-1 第三章 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动(共21张PPT)(优质版)

进出对称
θ θ
2、进出圆形边界磁场：
沿径向射入必沿径向射出
α
带电粒子在磁场中运动的分析方法
• 1、找圆心：方法
利用v⊥R 利用弦的中垂线
• 2、定半径： 几何法求半径
向心力公式求半径
• 3、确定运动时间：
t
=
2
T
t=（θ /360o）T
T
=
2m
qB
如图所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀强磁场，
47. 不是境况造就人，而是人造就境况。48. 你想成为幸福的人吗?但愿你首先学会吃得起苦。——屠格涅夫49. 成功的时候，都说是朋友。但只有母亲——她是失败时的伴侣。——郑振峄 50.在我们的一生中，没有人会为你等待，没有机遇会 为你停留，成功也需要速度 51.不论做什么事，都要相信你自己，别让别人的一句话将你击倒。人生没有对错，只有选择后的坚持，不后悔，走下去，走着走着，花就开了。52.吃别人吃不了的苦，忍别人受不了的气，付出比别人更 多的，才会享受的比别人更多。53.我们每个人的人生之舟都需要自己掌舵，自己掌控。懂得，是跌倒了依然会选择站起，失败了依然会选择重来，受伤了依然会选择坚强;懂得，是在黑暗中依然不迷失方向，在生死关头依然不乱了 方寸，在灾难包围中依然会微笑前行。54.思路清晰远比卖力苦干重要，心态正确远比现实表现重要，选对方向远比努力做事重要，做对的事情远比把事情做对重要。成长的痛苦远比后悔的痛苦好，胜利的喜悦远比失败的安慰好。 55.再大的事，到了明天就是小事，再深的痛，过去了就把它忘记，就算全世界都抛弃了你，——你依然也要坚定前行，因为，你就是自己最大的底气。56.人生路上常有风雨，需要一个好的心态。再难的路，只要不放弃，一直走下 去，总会走到终点;再重的担子，笑着是挑，哭着也是挑，又何必让自己难堪;再不顺的生活，撑一撑，也就过去了，笑容，最终会出现在脸上。57.最精美的宝石，受匠人琢磨的时间最长。最贵重的雕刻，受凿的打击最多。58.只有 对过去既往不咎，才能甩掉沉重的包袱；只有能够看轻自己，才能做到轻装上阵。只要不放弃，就没有什么能让自己退缩；只要够坚强，就没有什么能把自己打垮。59.学会驾驭自己的生活，即使困难重重，也要满怀信心的向前。 不自怜不自卑不哀怨，一日一日过，一步一步走，那份柳暗花明的喜乐和必然的抵达，在于我们自己的修持。真正想做成一件事，不取决于你有多少热情，而是看你能多久坚持。60.永远不要沉溺在安逸里得过且过，能给你遮风挡 雨的，同样能让你不见天日。只有让自己更加强大，才能真正的撑起一片天。61.人生中谁都有梦想，但要立足现实，在拼搏中靠近，在忍耐中坚持，别把它挂在嘴边，常立志者无志。62.人这一辈子，其实做不了几件事，所以想做

1.3带电粒子在匀强磁场中的运动课件共32张PPT

1.3带电粒子在匀强磁场中的运动课件共32张PPT

练习1。如图所示，一束电子（电量为e)以速度
V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场，
穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹
角为300。求 : (1) 电子的质量m=? (2) 电子
在磁场中的运动时间t=?
ev
m 2eBd v
t d
3v
θ
B d
练习2.如图所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀
角α，并等于AB弦与切线的夹
角θ（弦切角）的２倍．即
V
φ=α=2θ
V
O’Φ(偏向角）
v
Ａ
θ θＢ
α
θ
‘
v
带电粒子做圆周运动的分析方法
V
V
V
V
带电粒子做圆周运动的分析方法
（二）解题步骤：画轨、定心、求半径
1.定心方法： （1）两径定心：已知入射方向和出射方向, 与速度垂直的半径交
点就是圆弧轨道的圆心。
（1）求粒子进入磁场
时的速率。
（2）求粒子在磁场中
运动的轨道半径。
加速：qU 1 mv2 2
偏转：R mv 1 d qB 2
R 1 d 1 2mU 2 Bq
测量带电粒子的质量或比荷 分析同位素
二、实际应用 （一）、质谱仪：
1、质谱仪是测量带电粒子质量或比荷、分析同位素
2、基本原理
将质量不等、电荷数相等的带电粒 子经同一电场加速再垂直进入同一匀强 磁场，由于粒子速度不同，引起轨迹半 径不同而分开，进而分析某元素中所含 同位素的种类
直线加速器2WL.swf
思考： 若需要很大的动能的粒子，利用 直线加速器是否方便？为什么？ 那应该怎么办？
2、回旋加速器 （1）构造 （2）工作原理

带电粒子在匀强磁场中的运动_课件

粒子射入的速度增大， 电子束轨道半径也增大。
带电粒子在匀强磁场中运动的演示
实验结论： ①沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。 ②磁场强度不变，粒子射入的速度增大，轨道半径也增大。 ③粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小。
带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
试用逻辑推理以上实验现象的原因。 洛伦兹力的方向与速度方向垂直。 带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率不变，能量不变。 洛伦兹力（F=qvB）大小不变，方向在不断变化。 垂直于匀强磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。
带电粒子在匀强磁场中运动的处理方法
带电粒子在匀强磁场圆周运动的分析方法
找圆心
画轨迹
①已知两点速度方向
两洛伦兹力方向的延长线交点为圆心
②已知一点速度方向和另一点位置 弦的垂直平分线与一直径的交点为圆心
带电粒子在匀强磁场中运动的处理方法
计算出粒子所转过的圆心角θ 的大小用公式t=
T 可求出运动时间。
带电粒子做匀速圆周的半径和周期
带电粒子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径和周期与什么有关？ 带电粒子做匀速圆周运动所需的向心力由谁提供？ 与速度V、磁感应强度 B、粒子的比荷有关。
动
若带电粒子的速度方向与磁场的方向平行，那么其做什么运动？
mA:mB =
总结
带电粒子平行磁场进入：做__匀__速__直__线___运动 带电粒子垂直磁场进入：做__匀__速__圆__周___运动 半径：___________ 周期：___________
带电粒子的速度方向与磁场的方向平 行时，带电粒子受到的洛伦兹力为零 ，粒子做匀速直线运动。
带电粒子在匀强磁场中的螺旋运动

36带电粒子在匀强磁场中的运动共33张PPT


KETANG HEZUO TANJIU
当堂检测
2.回旋加速器两端所加的交流电压的周期由什么决定?
答案:为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速,使之能量不断
提高。交流电压的周期必须等于带电粒子在回旋加速器中做匀速圆周
2m
。因此,交流电压的周期由带电粒子的质量
qB
运动的周期即 T=
m、带
电荷量 q 和加速器中的磁场的磁感应强度 B 来决定。
方向进入电场中加速。
第18页/共33页
问题导学
课前预习导学
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE
KETANG HEZUO TANJIU
当堂检测
(2)电场的作用
回旋加速器两个半圆形金属盒之间的缝隙区域存在周期性变化的
并且垂直于两金属盒正对截面的匀强电场,带电粒子经过该区域时被
加速。
(3)交变电压的周期
线的夹角(弦切角 θ)的 2 倍。如图所示,即 φ=α=2θ。
②相对的弦切角 θ 相等,与相邻的弦切角 θ'互补,即 θ+θ'=180°。
第7页/共33页
问题导学
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(3)粒子在磁场中运动时间的确定
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预习导引
1.带电粒子在匀强磁场中的运动
(1)只考虑磁场作用力时,平行射入匀强磁场中的带电粒子,做匀速
直线运动。
(2)垂直射入匀强磁场中的带电粒子,在洛伦兹力的作用下做匀速

第六节带电粒子在匀强磁场中的运动幻灯片

（1）求粒子进入磁场时的速率; （2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。
1 mv2 qU v 2 qU
2
m
r mv 2 mU
qB qB2
测量带电粒子的质量或比荷 分析同位素
本节小结:
带电粒子在匀强磁场中做 匀速圆周运动的条件？
◆.条件：①.粒子只受洛伦兹力; ②.粒子的v⊥B B——匀强磁场.
（1）轨道半径（如何推导？） v
洛伦兹力提供向Байду номын сангаас力：
f
洛=
qvB
=
m
v2 r
f 0
半径： r= mv
qB
在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，
轨道半径跟运动速率成正比。
2、轨道半径和周期……
思考与讨：一带电量为－q，质量为m ，速度为 v 的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场 中，其半径r和周期T为多大？
②观察实验：
不加磁场：电子束 径迹是直线
加 磁 场：电子束径 迹是圆周。（洛伦兹力 提供向心力）
B变大、V定：电子 束径迹半径变小
B定、V变大：电子 束径迹半径变大
带电粒子在匀强用场中运动轨迹
2、轨道半径和周期……
思考与讨：一带电量为－q，质量为m ，速度为 v 的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场 中，其半径r和周期T为多大？
方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的 圆心。
O
V
M
P
V0
【例题3】如图所示，一束电子（电量为e）以
速度v 垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁
场中，穿透磁场时速度方向与电子原来射入方向的
夹角是30º，则电子的质量是多大？穿透磁场的时间
是多少?
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•（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。
质谱仪
通过测出粒子圆周运动的半径，计算粒子 的比荷或质量及分析同位素的仪器.
练习2 氘核和α粒子，从静止开始经相同 电场加速后，垂直进入同一匀强磁场作圆周 运动.则这两个粒子的动能之比为多少？轨道 半径之比为多少？周期之比为多少？
练习1．如图，一束具有各种速率的带正一个元电荷的两
ev
θ
B d
练习教材P102页第1,2,3
第２课时
复习回顾
1、圆周运动的半径
v2 qvB m
R
R mv qB
2、圆周运动的周期
T 2 R
v
T 2 m qB
思考：周期与速度、半径什么关系？
带电粒子在磁场中运动情况研究
• 1、找圆心：方法 利用v⊥R
利用弦的中垂线
• 2、定半径： 几何法求半径
带电粒子在磁场中运动情况研究
• 1、找圆心：方法 利用v⊥R
利用弦的中垂线
• 2、定半径： 几何法求半径
向心力公式求半径
•
3、确定运动时间：
t
2
T
T 2m
注意：θ用弧度表示
qB
例：垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为d的 条形区域内，磁感应强度为B．一个质量为m、电 量为q的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方向 从α点垂直飞入磁场
高中物理新人教版 选修３-１系列课件
第三章《磁场》
第六节 《带电粒子在 匀强磁场中的运动》
第１课时
磁场中的带电粒子一般可分为两类：
1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负 离子等。这些粒子所受重力和洛仑磁力相比在小得 多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑 重力。（但并不能忽略质量）。
(A)
霍尔效应
dB I
h
I=neSv=nedhv eU/h=evB
U=IB/ned=kIB/d
k是霍尔系数
练习（2000理科综合）如图所示．厚度为h，宽度 为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均 匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上 侧面A和下侧面A’之间会产生电势差．这种现象称 为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势 差U、电流I和B的关系为U=kIB/d
2、
如果带电粒子射入匀强磁场时,初速度方向与磁场方向垂直, 粒子仅在洛伦兹力的作用下将作什么运动?
1、圆周运动的半径
v2 qvB m
R
R mv qB
2、圆周运动的周期
T 2 R
v
T 2 m qB
思考：周期与速度、半径什么关系？
粒子运动方向与磁场有一夹角 （大于0度小于90度）轨迹为螺线
回旋加速器
2．回旋加速器
回旋加速器
两D形盒中有匀强磁场无电场，盒 间缝隙有交变电场。
电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。
粒子回旋的周期不随半径 改变。让电场方向变化的 周期与粒子回旋的周期一 致，从而保证粒子始终被 加速。
练习：回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D
形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、
场．∠AOC＝120o．则此粒子在磁场中运行
的时间t＝__________． (不计重力)．Fra bibliotekB R
A vO
Cv
1、如图所示，一束电子（电量为e)以速度V垂
直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场，
穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹
角为300。求 : (1) 电子的质量m=? (2) 电
子在磁场中的运动时间t=?
区，如图所示，当它飞
离磁场区时，运动方向
偏转θ角．试求粒子的
运动速度v以及在磁场中
运动的时间t．
例题 一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下 方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎 为零，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强 度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。
•（1）求粒子进入磁场时的速率。
式中的比例系数K称为霍尔系数． 霍尔效应可解 释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集 在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余 的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子 施加与洛仑兹力方向相反的静电力．当静电力与 洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会 形成稳定的电势差。设电流I是电子的定向流动形
向心力公式求半径
•
3、确定运动时间：
t
2
T
T 2m
注意：θ用弧度表示
qB
例:如图所示，在第一象限有磁感应强度为B的 匀强磁场，一个质量为m，带电量为+q的粒子 以速度v从O点射入磁场，θ角已知，求粒子在磁 场中飞行的时间和飞离磁场的位置（粒子重力 不计）
直线加速器
～
粒子在每个加速电场中的运动时间相等， 因为交变电压的变化周期相同
电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。
求：
（1） 粒子的回转周期是多大？
（2）高频电极的周期为 多大？
（3） 粒子的最大速度 最大动能各是多大？
（4） 粒子在同一个D 形盒中相邻两条轨道半 径之比
结论
1. 在磁场中做圆周运动,周期不变 2. 每一个周期加速两次 3. 电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相
同 4. 电场一个周期中方向变化两次 5. 粒子加速的最大速度由盒的半径决定 6. 电场加速过程中,时间极短,可忽略
１.关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是：
A、电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋 B、电场和磁场同时用来加速带电粒子 C、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大 动能由加速电压决定 D、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大 动能由磁感应强度B决定和加速电压决定
B
,
• B′=0.50T
• m1=63 ☓1.66 ☓10-27kg • m2=65 ☓1.66 ☓10-27kg
2、如图所示，在半径为R 的圆的范围内，
有匀强磁场，方向垂直圆所在平面向
里．一带负电的质量为m电量为q粒子，从A
点 沿 半 径 AO 的 方 向 射 入 ， 并 从 C 点 射 出 磁
种铜离子质量分别为m1和m2 ,水平地经小孔S进入有互相垂直 的匀强电场和匀强磁场的区域，其中磁场、电场方向如图， 只有那些路径不发生偏转的离子才能通过另一小孔进入匀强 磁场中，此后两种离子将沿不同路径做圆周运动,到达底片P 时两离子间距为d，求此d值。
• 已知：E=1.00 ☓105V/m
• B=0.40T
2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有 说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。
3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗 示或运动状态来判定
判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦 兹力的大小和方向：
×××B××
-v
×××××
B
×××××
××+××v×
×××××
一、运动形式
1、匀速直线运动。