带电粒子在复合场中的运动.ppt

一、复合场
复合场是指电场、 和重力场并存,或其中某两场并存,或分区域存在.
二、带电粒子在复合场中的运动分类
1.静止或匀速直线运动
当带电粒子在复合场中所受合外力为零时,将处于 状态或做 .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 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同一条直线上,粒子做变速曲线运动,这时粒子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变化,其运动过程由几种不同的运动阶段组成.三、电场磁场分区域应用实例
1.电视显像管
电视显像管是应用电子束 (填“电偏转”
或“磁偏转”)的原理来工作的,使电子束偏转的
(填“电场”或“磁场”)是由两对偏
转线圈产生的.显像管工作时,由发射电子
束,利用磁场来使电子束偏转,实现电视技术
中的,使整个荧光屏都在发光.
2.质谱仪
(1)构造:如图1所示,由粒子源、 、
和照相底片等构成.图1 粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转,做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律得关系式 ②
由①②两式可得出需要研究的物理量,如粒子轨道半径、粒子质量、比荷.
r= ,m= ,
=.四、电场磁场同区域并存应用实例
1.速度选择器
如图2所示,平行板中电场强
度E的方向和磁感应强度B的
方向互相 ,这种装置
能把具有一定速度的粒子选
择出来,所以叫做速度选择器.带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器的条件是qE=qvB,即v=.2.磁流体发电机
根据左手定则,如图3中的B板是发电机的正极.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
工作原理:如图4所示,圆形导管直径为d,用
制成,导电液体在管中向左流动,导电液体中的自由电荷(正、负离子),在洛伦兹力的作用下横向偏转,a、b间出现电势差,形成电场,当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时,a、b间的电势差就保持稳定,
即qvB=qE=q,所以v=,因
此液体流量Q=Sv= · .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 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势差,其原理如图5所示.

名师点拨
理解带电粒子在复合场中运动的这几个实例时,一定要从其共性qE=qvB出发.热点一磁偏转与电偏转的区别偏转
情况特别提示
(1)电偏转和磁偏转分别是利用电场和磁场对(运动)电荷产生电场力和洛伦兹力的作用,控制其运动方向和轨迹.
(2)两类运动的受力情况和处理方法差别很大,要首先进行区别分析,再根据具体情况处理.热点二带电粒子在复合场中运动的分类
1.带电粒子在复合场中无约束情况下的运动
(1)磁场力、重力并存
①若重力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线
运动.
②若重力和洛伦兹力不平衡,则带电体将做复杂
曲线运动,因F洛不做功,故机械能守恒,由此可求
解问题.
(2)电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子)
①若电场力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直
线运动. ②若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电体做复杂曲线运动,因F洛不做功,可用动能定理求解问题.
(3)电场力、磁场力、重力并存
①若三力平衡,一定做匀速直线运动.
②若重力与电场力平衡,一定做匀速圆周运动.
③若合力不为零且与速度方向不垂直,做复杂的曲线运动,因F洛不做功,可用能量守恒或动能定理求解问题.
2.带电粒子在复合场中有约束情况下的运动
带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下,常见的运动形式有直线运动和 圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、
恒力做功情况,并注意洛伦兹力不做功的特点,用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果.
3.带电粒子在复合场中运动的临界值问题
由于带电粒子在复合场中受力情况复杂、运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中的“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解. 特别提示
带电粒子在复合场中运动的问题,往往综合性较
强、物理过程复杂.在分析处理该部分的问题时,
要充分挖掘题目的隐含信息,利用题目创设的情
景,对粒子做好受力分析、运动过程分析,培养
空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识
处理物理问题的能力.热点三带电粒子在复合场中运动问题分析
1.弄清复合场的组成,一般有磁场、电场的复合;磁场、重力场的