专题九第3讲带电粒子在复合场中的运动.ppt

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1、第3讲带电粒子在复合场中的运动考点1带电粒子在电场、磁场的组合场中的运动1．组合场：由两个或两个以上的有界电场、磁场组合而成的复合场(不计重力)．2．特点(1)组合场内粒子的运动也是组合的，在磁场中粒子往往做____________运动，在电场中通常做匀变速直线运动或匀变速曲线运动(电偏转)．匀速圆周(2)由于粒子在磁场中做匀速圆周运动，可根据进出磁场的速度方向确定轨迹圆心，根据几何关系求出轨道半径和在磁场中的运动时间；而当“切换”到偏转电场时，运动的轨迹、性质等发生变化，则应用平抛运动的规律如速度、位移公式等解决问题．3．组合场问题的解题方法(1)弄清过程，分段研究.要进行多过程问题

2、的分析，一定要分别分析清楚带电粒子在各种场区中的受力情况和运动情况．(2)抓住转折点．需要找到粒子在不同场区中运动的关联量或运动变化转折点的隐含条件．一般来说，抓住两场区边界的速度________是解决此类问题的关键．方向(3)画出粒子运动轨迹的草图，根据不同场区运动情况列方程，最后联立求解．4．组合场应用实例(1)质谱仪．①用途：测量带电粒子的质量和分析同位素．②原理：如图9－3－1，先用电场加速，再进入磁场偏转．图9－3－1图9－3－2(2)回旋加速器．①用途：产生大量高能量带电粒子．②原理：如图9－3－2，电场用来对粒子加速，磁场用来使粒子回旋从而能反复加速；回旋加速器中所加交变

3、电压的频率f与带电粒子做匀速圆周运动的频率相等；回旋加速器最后子电量、质量和磁场磁感应强度一定的情况下，回旋加速器的半径R越大，粒子的能量就越________．大【跟踪训练】1．如图9－3－3所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U,带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为()A．d随v0增大而增大，d与U无关B．d随v0增大而增大，d随U增大而增大C．d随U增大而增大，d与v0无关D．d随v0增大而增大，d随U增大而减小图9－3－3图49解析：

4、设带电粒子射出电场时速度的偏转角为θ，如图49答案：A2.(双选)回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图9－3－4所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是()A．增大磁场的磁感应强度B．增大匀强电场间的加速电压C．增大D形金属盒的半径D．减小狭缝间的距离图9－3－4解析：设D形盒的半径为R，则粒子可能获得的最大动能答案：AC3．(泉州2011届高三联考)如图9－3－5，质量为m、电量为e的电子的初速度为零，经电压

5、为U的加速电场加速后进入磁感应强度为B的偏转磁场(磁场方向垂直纸面)，其运动轨迹如图所示．以下说法中正确的是()A．加速电场的场强方向向上B．偏转磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里C．电子在电场中运动和在磁场中运动时，加速度都不变，都是匀变速运动D．电子在磁场中所受洛伦兹力大小为f＝图9－3－5解析：电子向上运动，则电场场强方向应与电子运动方向相反，向下，故A错误；电子进入磁场后，向左偏转，由左手定则知，磁场方向应垂直纸面向外，B错误；电子进入磁场后洛伦兹力不做功，但其加速度方向时刻变化，C错误；电场对答案：D考点2带电粒子在匀强电场、匀强磁场组成的叠加场中的运动1．叠加场：至少有两种场

6、重叠在带电粒子运动的空间中，共同制约着带电粒子的运动．注意：电子、质子、α粒子、离子等微观粒子在叠加场中运动时，一般都不计重力．但质量较大的质点在叠加场中运动时，不能忽略重力，除非特别说明不计重力．2．带电粒子垂直进入E和B正交的叠加场(不计重力)(1)带电粒子只受电场和洛伦兹力的作用，电场力与洛伦兹力方向________，粒子所受的合外力就是这两种力的合力，其运动加速度遵从牛顿第二定律．相反(2)粒子以匀速直线运动通过速度选择器的条件：qE＝Bqv0，或v0＝________；从功能角度来看，WF＝qEd＝0.3．速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应等，都是带电粒子在相互正

7、交的电场与磁场的叠加场中的运动问题．所不同的是，速度选择器中的电场是带电粒子进入前存在的，是外加的；磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应中的电场是在粒子进入磁场后，在洛伦兹力作用下，带电粒子在两极板上聚集后才形成的．【跟踪训练】4．(双选)如图9－3－6所示，从S处发出的热电子(初速度为零)，经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，已知电场强度为E，方向竖直向下，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．现发现电子向上极板偏转，为使电子