带电粒子在复合场中的运动(二).docx

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1、带电粒子在复合场中的运动考点一复合场及带电粒子在复合场中的运动分类i.复合场复合场是指电场、磁场和重力场并存,或其中某两场并存.从场的复合形式上一般可分为如下两种情况：⑴组合场(2)叠加场2.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相笠，方向相反时,带电粒子只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上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒

2、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.考点二电场、磁场分区域应用实例i.质谱仪偏转磁场和照相底片等构成.⑴构造：如图所示，由粒子源、加速电场、1U：5

3、TF・・.七4；(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qvB=m: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.接交流电源u2.回旋加速器(1)构造：如图所示，5、6是半圆金属盒，

4、。形盒的健隙处接交速电源.。形盒处于匀强磁场中.(2)原理①在电场中加速：W=(%一砾I)=AEk.②在磁场中旋转：qvB=MR,得R=四.③回旋加速条件：高频电源的周期/电场与带电粒子在D形盒中运动的周期Tm股相同,即t电场=r网资=④最大动能的计算：由氏=器="票知，被加速粒子的最大动能为瓜=缥4，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生1全旦和磁感应强度5有关，与加速电压无关.考点三带电粒子在叠加场中运动的实例分析1.速度选择器(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

5、，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=EJB.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.等离子体束(2)根据左手定则，如图中的8板是发电机正极.(3)磁流体发电机两极板间的距离为乩等离子体速度为。，磁场磁感应强度为从则两极板间能达到的最大电势差U=Bdv.3.电磁流量计(1)如图所示，一圆形导管直径为4用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体流过导管：(2)原理：导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壬衡时

6、，〃、b间的电势差就保持稳定.由Bqe=Eq=%,可得。=葛，液体流量。=So=手等=喘".力的特点功和能的特点重力①大小G=mg②方向竖直向下①重力做功和路径无关②重力做功改变物体的重力势能，且1%=一2品静电力①大小：F=qE①静电力做功与路径无关考向一带电粒子在组合场中的运动1.三种场力的特点②方向：正电荷受力方向与该点电场强度的方向相同(或负电荷受力的方向与该点电场强度的方向相反)②静电力做功改变物体的电势能,且w电=AEp洛伦兹力①大小：F=qvB②方向：垂直于。和8决定的平面洛伦兹力不做功2.“磁4扁转”和“电偏转”的比较电偏转磁偏转受力特征F=Eq恒力F

7、=qvB变力运动性质匀变速曲线运动匀速圆周运动运动轨迹।/•—yr-*VxCX-x:j/'xrXpO1运动规律类平抛运动qE速度,vx=v(hyv=r偏转角6，tanJ=F%偏移距离y=1各关系y=1/tan0匀速圆周运动轨迹半径〃=写qBrriife2.TCJH周期T-偏转角e=3t=*t偏移距离y=r-yJri-P例UM(2013.安徽卷.23)如图所示的平面直角坐标宏xOy,在第I象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿v轴正方向；在第IV象限的正三角形区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L,且外边与y轴平行.一质量为小、电荷量为夕的粒子，从y轴

8、上的P(0,人)点，以大小为。。的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2ht0)点进入第【V象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第IH象限，且速度与)，轴负方向成45。角，不计粒子所受的重力.求：⑴电场强度E的大小：(2)粒子到达〃点时速度的大小和方向:(3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值.解析：带电粒子在电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动，射出磁场后做匀速直线运动.(1)带电粒子在电场中从P到，，的过程中做类平抛运动水平方向上：2h=如①竖直方向上：h^at2®由牛顿第二定再导“二胞由①②③式联立