带电粒子在复合场中的运动及应用实例.ppt

知识点一带电粒子在复合场中的运动

1．复合场与组合场
(1)复合场：电场、、重力场共存，或其中某两场共存．
(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现．2．运动情况分类
(1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受 时，将处于静止状态或匀速直线运动状态．
(2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小 ，方向时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动．
(3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线．

(4)分阶段运动：带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生，其运动过程由几种不同的运动阶段组成．
(3)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合．
(4)对于粒子连续通过几个不同区域、不同种类的场时，要分阶段进行处理．
(5)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律．
①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解．

②当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿定律结合圆周运动规律求解．
③当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解．
(6)对于临界问题，注意挖掘隐含条件．
1．如图所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是()

A．小球一定带正电
B．小球一定带负电
C．小球的绕行方向为顺时针
D．改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动

解析：小球做匀速圆周运动，重力必与电场力平衡，则电场力方向竖直向上，结合电场方向可知小球一定带负电，A错误，B正确；洛伦兹力充当向心力，由曲线运动轨迹的弯曲方向结合左手定则可得转动方向为顺时针方向，C正确，D错误．
答案：BC知识点二带电粒子在复合场中运动的应用实例

1．速度选择器(如图)

(1)平行板间电场强度E和磁感应强度B互相．这种装置能把具有一定的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．qvB2．磁流体发电机
(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把直接转化为 能．

(2)根据左手定则，如图中的B板是发电机．
(3)磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为v，磁场磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差U＝.3．电磁流量计

(1)如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体流过导管；洛伦兹力4．霍尔效应
在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了．这个现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电压，其原理如图所示．
2．如图所示为一“滤速器”装置的示意图．a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出．不计重力作用．可能达到上述目的的办法是()

A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向里
B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向里
C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向外
D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向外
解析：要使电子沿直线OO′射出，则电子必做匀速直线运动，电子受力平衡．在该场区，电子受到电场力和洛伦兹力，要使电子所受二力平衡，则二力方向为竖直向上和竖直向下．A选项电子所受电场力竖直向上，由左手定则判断洛伦兹力竖直向下，满足受力平衡．同理，D选项也满足受力平衡．所以A、D选项正确．
答案：AD知识点三电场、磁场分区域组合的应用实例

1．质谱仪
(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、磁场和照相底片等构成．2．回旋加速器
(1)构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接高频电源．D形盒处于匀强磁场中．半径R
3．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是()

A．离子由加速器的中心附近进入加速器
B．离子由加速器的边缘进入加速器
C．离子从磁场中获得能量
D．离子从电场中获得能量
解析：回旋加速器的两个D形盒间隙分布周期性变化的电场，不断地给带电粒子加速使其获得能量；而D形盒处分布有恒定不变的磁场，具有一定速度的带电粒子在D形盒内受到磁场的洛伦兹力提供的向心力而做圆周运动；洛伦兹力不做功，故不能使离子获得能量，C错；离子源在回旋加速器的中心附近．所以正确选项为A、D.
答案：AD4．质谱仪的两大