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时间:2019-08-29
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1、知识点总结带电粒子在复介场屮的运动是近几年高考重点和热点,准确分析受力和运动情况,并山几何知识画出轨迹是关键。两种基本模型:速度选择器(电磁场正交)和回旋加速器(电磁场相邻)考点1.带屯粒子在复介场中的运动1.带电粒子在电场、磁场和重力场等共存的复合场中的运动,其受力情况和运动图景都比较复杂,但其本质是力学问题,应按力学的基本思路,运用力学的基本规律研究和解决此类问题。2.分析带电粒了在复合场中的受力时,要注意各力的特点。如带电粒了无论运动与否,在重力场中所受重力及在匀强电场中所受的电场力均为恒
2、力,它们的做功只与始末位置在重力场中的高度差或在电场中的电势差有关,而与运动路径无关。而带电粒子在磁场中只有运动(且速度不与磁场平行)时才会受到洛仑兹力,力的大小随速度大小而变,方向始终与速度垂直,故洛仑兹力对运动电荷不做功.3•带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用卜的运动(电场、磁场均为匀强场)⑴带电微粒在三个场共同作用下做匀速閲周运动:必然是电场力和重力平衡,而洛伦兹力充当向心力.⑵带电微粒在三个场共同作用下做直线运动:重力和电场力是恒力,它们的合力也是恒力。当带电微粒的速度平行于磁场时,
3、不受洛伦兹力,因此可能做匀速运动也可能做匀变速运动;当带电微粒的速度垂直于磁场时,一定做匀速运动。⑶与力学紧密结合的综合题,要认真分析受力情况和运动情况(包括速度和加速度)。必要时加以讨论考点2带电粒子在复合场中的运动实例运动的带电粒子在磁场中的应用:速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、冋旋加速器、电磁流屋计、霍尔元件等1.速度选择器两平行金属板(平行金属板足够长)间有电场和磁场,一个带电的粒子(重力忽略不计)垂直于电、磁场的方向射入复合场,具有不同速度的带电粒子受力不同,射入后发生偏转的情况不同
4、。如果能满足所受到的洛仑兹力等于电场力,那这一粒子将沿直线总出。这种装置能把具冇某一定速度(必须满足V=E/B)的粒子选择出來,所以叫做速度选择器。而且:在装置确定的情况下,速度选择器所选则的粒子,与电性无关,只与带电粒子的速度人小方向冇关,是名副其实的速度选择器。2.磁流体发电机磁流体发电机是一项新兴技术,它可以把物体的内能貞接转化成电能,两个平行金属板Z间冇一个很强的匀强磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含冇大虽的正、负带电粒子)喷入磁场,这些等离子体在洛仑兹力的作用下,回分别打在两
5、个金属板上形成电源的正负极,就可以给外电路供电。若外电路接通,等离子体时刻向两个金属板聚集形成持续电源。1.质谱仪质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的,让带电粒子飘进加速电场,后进入偏转磁场最终打在照相底片上,假设粒子质量为m,电量为q,加速电场电压为U,磁感应强度为B,可以得到打在照相底片的位]2rnU置距离进入磁场x=,从这个结果可以看出如果粒子的电荷重相同而质里不同将打在照相底片的不同地方,他用质谱仪发现了気20和気22,证实了同位素的存在。现在的质谱仪已经是一种+分精密的仪器,是测里
6、带电粒子的质重和分析同位素的重要工具。2.回血加速器:要认识原子核内部的情况,必须把核与丁开“进行'觌察S然而,原子核被强大的核力约束,只有用极高能重的粒子作为'呃弹,去轰击,才能把它与BF。产生这些高能级包弹‘的“工厂'就是各种各样的粒子加速器,人们首先想到用电场去加速帯电粒子,然而产生很高的加速电压在技术是困难的。所以就想到了多次(多级)加速的方法:回旋加速器,它用电场加速,磁场让粒子转圈圈J这样技术上的高压可以通过多次加速实现,且可以减少加速器装置所占的空间。3.电磁流重计:为监测某化工厂
7、的污水排放里等,技术人员在排污管末端安装了的流里计.该装置由绝绦材料制成,长、宽、高分别为2、b、c:左右两端开口.在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场:在前后两个内测面分别固定有金属板作为电极.污水(含正负离子)充竊管口从左向右流经该装置时,由于受到磁场的作用会打在上下两个极板上,电压裘将显示两个电极间的电压U・则可以推出污水流BQ与电压表的示敎匚有一定的关系。6・霍尔元件:1舒9年美国物理学家E.H.1尔观察到,在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体,当臓场方向与电流方向垂直时
8、,导体在与磯场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差。这是因为蒲片中的载流子就在洛仑兹力的作用下向着与电流和磁场都垂直的方向漂移,使得那两个扱板间出现电压,这种电压后来就叫做翟尔电压。它与电流强度、磁感应强度、长方体形导体的厚度都有关系。利用这种效应制成的元件可以制成多种伎感器。例如,由于霍尔元件体謨很小,它可以用来制作探测磁场的探头,还可以应用在其他与磁场有关的自动控制系统中。常见考法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,耍充分挖掘题目的隐含信息,
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