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1、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.第4课时带电粒子在复合场中的运动考点自清磁场匀速直线运动静止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.相等
2、相反匀速圆周非匀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.点拨研究带电粒子在复合场中的运动时,首先要明确各种不同力的性质和特点;其次要正确地画出其运动轨迹,再选择恰当的规律求解.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
3、.2.质谱仪(1)构造:如图1所示,由粒子源、、和照相底片等构成.磁偏转磁场阴极扫描加速电场偏转磁场图1(2)原理:粒子由静止被加速电场加速,根据动能定理可得关系式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=,=.3.回旋加速器(1)构造:如图2所示,D1、D2是半圆金属盒,D形盒的缝隙处接电源.D形盒处于匀强磁场中.交流图2(2)原理:交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子在圆周运动的过程中一次
4、一次地经过D形盒缝隙,两盒间的电势差一次一次地反向,粒子就会被一次一次地加速.由qvB=,得Ekm=,可见粒子获得的最大动能由和D形盒决定,与加速电压无关.磁感应强度B半径R四、电场磁场同区域并存应用实例1.速度选择器如图3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=.图3垂直2.磁流体发电机根据左手定则,如图4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
5、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=.dvB图43.电磁流量计工作原理:如图5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=·.非磁性材料图54.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
6、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6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.磁场方向电势差图6热点一磁偏转与电偏转的区别热点聚焦磁偏转电偏转受力特征v垂直B时,FB=qvB,v不垂直于B时,FB=qvBsinα,FB为变力,只改变v方向无论v是否与E垂直,FE=qE,FE为恒力运动规律圆周运动T=,R=类平抛运动vx=v0,vy=x=v0t,y=偏转情况若没有磁场边界,粒子所能偏转的角度不受限制因做类平抛运动,在相等的时间内偏转的角度往往不等动
7、能变化动能不变动能不断增大且增大得越来越快特别提示(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
8、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
