高中物理 磁场（二）磁场章末复习之重难分析（三）1

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1、磁场章末复习之重难分析（三）三、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，将处于静止状态或做匀速直线运动。2．匀速圆周运动在三场并存的区域中，当带电粒子所受的重力与电场力大小相等、方向相反时，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的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

2、过几种不同情况的复合场区域，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。注意：①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。②一般情况下，电子、质子、α粒子等微观粒子在复合场中所受的重力远小于电场力、磁场力，因而重力可以忽略，如果有具体数据，可以通过比较来确定是否考虑重力，在有些情况下需要由题设条件来确定是否考虑重力。5.求解带电粒子在复合场中的运动问题的一般步骤是：(1)选带电粒子为研究对象；(2)对带电

3、粒子进行受力分析；(3)依据受力情况判定带电粒子的运动形式；(4)分析运动过程并结合力学规律列方程或画图象，然后求解。【典例13】某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以垂直于电场和磁场的速度v0向右射去，从右端中心a下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度B，该粒子将打到a点上方的c点，且有ac=ab，则该粒子带______电；第二次射出时的速度为_______。6【答案】见解析【典例14】一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动。则该带电微粒必然带_____，

4、旋转方向为_____。若已知圆半径为r，电场强度为E磁感应强度为B，则线速度为_____。【解析】因为必须有电场力与重力平衡，所以必为负电；由左手定则得逆时针转动；再由【答案】见解析【典例15】如图所示，一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度v0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区，场区的宽度均为L偏转角度均为α，求E∶B【解析】在电场中偏转：，在磁场中偏转：，由以上两式可得。6可以证明：当偏转角相同时，侧移不同（电场中侧移大）；当侧移相同时，偏转角不同（磁场中偏转角大）。【典例16】在图甲所示的

5、空间里，存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B＝。在竖直方向存在着交替变化的匀强电场(竖直向上为正)，电场大小为E0＝。一倾角为θ、长度足够的光滑绝缘斜面放置在此空间。斜面上有一质量为m、电荷量为－q的小球，从t＝0时刻由静止开始沿斜面下滑，设第5s内小球不会离开斜面，重力加速度为g。求：(1)小球第1s末的速度。(2)小球在前2s内的位移。(3)第6s内小球离开斜面的最大距离。(2)第2s内：qE0＝mg，所以，小球将离开斜面在上方做匀速圆周运动，圆周运动的周期T＝＝1s小球在第2s末回

6、到第1s末的位置，所以小球前2s内的位移s＝at＝gsinθ(3)由图丙可知，小球在奇数秒内沿斜面做匀加速运动，在偶数秒内离开斜面做完整的圆周运动。所以，第5s末的速度v5＝a(t1＋t3＋t5)＝6gsinθ，由qvB＝得小球第6s内做圆周运动的半径R3＝小球离开斜面的最大距离d＝2R3＝【答案】(1)2gsinθ　(2)gsinθ　(3)四、质谱仪61．质谱仪的作用及工作过程　　质谱仪是利用电场和磁场控制电荷运动的精密仪器，它是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。其结构如甲图所示，容器

7、A中含有电荷量相同而质量有微小差别的带电粒子。经过S1和S2之间的电场加速，它们进入磁场将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫做质谱线，每一条谱线对应于一定的质量。从谱线的位置可以知道圆周的半径，如果再已知带电粒子的电荷量，就可以算出它的质量，这种仪器叫做质谱仪。　　　　　　　　　　　　　　2．比荷的计算如图乙所示，设飘入加速电场的带电粒子带电荷量为+q、质量为m，两板间电压为U、粒子出电场后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场。在加速电场中，由动能定理

8、得。粒子出电场时，速度。在匀强磁场中轨道半径。所以粒子质量。若粒子电荷量q也未知，通过质谱仪可以求出该粒子的比荷（电荷量与质量之比）。五、回旋加速器　　1．直线加速器（多级加速器）如图所示，电荷量为q的粒子经过n级加速后，根据动能定理获得的动能可以达到Ek=q(U1+U2+U3+…+Un)。这种多级加速器通常叫做直线加速器，目前已经建成的直线加速器有几千米甚至几十千米长。各加速区的两板之间用独立电源供电，所以粒子从P2飞向P3、从P4飞向P5……时不会减速。　　　　　　　　　　　　　　　　　2．