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《高二物理第20讲：带电粒子在匀强磁场中的运动（教师版）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第20徘帶电燧&在力强就畅屮的运幼大脑体操）（上课教师填充）作业完成情曲知识梳理）一、复合场复合场是指电场、磁场和重力场并存,或其屮某两场并存.从场的复合形式上一般可分为如下两种情况：1.组合场2.叠加场二、带电粒子在复合场屮的运动分类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吋，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盤，方向担反时，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
2、上，粒子做非匀变速曲线运动，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.质谱仪⑴构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成.（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寺加=gU①粒子在磁场屮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q*B=n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.1q^B1q2Ur=B7〒心2U，
3、加1.回旋加速器(1)构造：如图所示，»是半圆金屈盒，D形盒的缝隙处接交流电源.Q形盒处于匀强磁场中.BDx(2)原理①在电场中加速：2=知(记一诒一1)=限2②在磁场中旋转：qvB=加十,得R=为.③回旋加速条件：械电熾1周期7W孑带电粒子在D形盒小运动的周期几皈相同，即T电场=丁眈=署.接交流电源｛/④最大动能的计算：由人=簫="芽知，被加速粒子的最大动能为E汙瞬由此可知，在带电粒子质量、电荷量被确定的情况下，粒子所获得的最大动能只与回旋加速器的半径7?和磁感应强度B有关,与加速电压无关.四、带电粒子在叠加场中运动的实例分析1.速度选择器(
4、如图)(1)平行板间电场强度E和磁感应强度B互相垂直.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.(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE=qvB,即v=E/B.2.磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能.(2)根据左手定则，如图中的B板是发电机正极.(3)磁流体发电机两极板间的距离为也等离子体速度为v,磁场磁感应强度为3,则两极板间能达到的最大电势差U=Bdv.3.电磁流量计TtdU~^B'⑴如图所示，一圆形导管直径为乩用非磁性材料制成,其屮有可以导电的液体流过导管；(2)原理：导
5、电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差,形成电场.当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时,a、方间的电势差就保持稳定.苗Bqv=Eq=%,可得卩=磊，液体流量Q=Sv=^-磊=4.质谱仪组成：离子源O,加速场U,速度选择器(E,B),偏转场B2,胶片.原理：加速场中qU=*/2mv2选择器中:v=E/B
6、偏转场中:d=2r,qvB2=mv2/r比荷：2二二^mBB』作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素.1.回旋加速器组成：两个D形盒，大型电磁铁，高频振荡交变电压，两缝间可形成电压U作用：电场用来对
7、粒子(质子、：M核,a粒子等)加速，磁场用来使粒子回旋从而能反复加速.高能粒子是研究微观物理的重要手段.要求：粒子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电源的变化周期.关于冋旋加速器的儿个问题(1)回旋加速器中的D形盒，它的作用是静电屏蔽，使带电粒子在圆周运动过程中只处在磁场中而不受电场的干扰，以保证粒子做匀速圆周运动’⑵回旋加速器中所加交变电压的频率f,与带电粒子做匀速圆周运动的频率相等沪劈(1)回旋加速器最后使粒子得到的能量，可由公式EK=-mv2=^-来计算，在粒子电22m量，、质量m和磁感应强度B—定的情况下，回旋加速器的半径R越大，粒子的能
8、量就越大.2.霍尔效应(磁强计)①霍尔效应：将导体板放在垂直于它的匀强磁场中，当电流通过导体板吋，在导体板上侧血和下侧ifiiZi'可会产生电势差，这种现象称为霍尔效应.当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧面之间就会形成稳定的电势差.②磁强计：是利用霍尔效应来测量磁感应强度的仪器.五、复合场中粒子重力是否考虑的三种情况(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为英重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应当考虑其重力.(2)在题目屮有明确说明是否要考虑重力的，这种情况按题目要
9、求处理比较正规，也比较简单.(3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，要结合运动状态确定是否要考虑重力.教学重•难点)(1)明确
