高三物理二轮复习 第一篇 专题攻略 专题四 电场和磁场 第11讲 带电粒子在组合场、复合场中的运动课件.ppt

第11讲带电粒子在组合场 复合场中的运动 主干回顾 核心速填 1 做好 两个区分 正确区分重力 的大小 方向特点及做功特点 做功只与初 末位置有关 与路径无关 而 不做功 电场力 洛伦兹力 重力 电场力 洛伦兹力 正确区分 电偏转 和 磁偏转 的不同 电偏转 是指带电粒子在电场中做 运动 而 磁偏转 是指带电粒子在磁场中做 运动 类平抛 匀速圆周 2 抓住 两个技巧 按照带电粒子运动的先后顺序 将整个运动过程划分成不同特点的小过程 善于画出几何图形处理 要有运用数学知识处理物理问题的习惯 几何关系 热点考向1带电粒子在组合场中的运动 典例1 2016 合肥二模 如图所示 直线y x与y轴之间有垂直于xoy平面向外的匀强磁场b1 直线x d与y x间有沿y轴负方向的匀强电场 电场强度e 1 0 104v m 另有一半径r 1 0m的圆形匀强磁场区域 磁感应强度 b2 0 20t 方向垂直坐标平面向外 该圆与直线x d和x轴均相切 且与x轴相切于s点 一带负电的粒子从s点沿y轴的正方向以速度v0进入圆形磁场区域 经过一段时间进入磁场区域b1 且第一次进入磁场b1时的速度方向与直线y x垂直 粒子速度大小v0 1 0 105m s 粒子的比荷为 5 0 105c kg 粒子重力不计 求 1 坐标d的值 2 要使粒子无法运动到x轴的负半轴 则磁感应强度b1应满足的条件 3 在 2 问的基础上 粒子从开始进入圆形磁场至第二次到达直线y x上的最长时间 结果保留两位有效数字 思考 1 直线y x与直线x d相交能获得什么信息 提示 两直线交点的横 纵坐标相等 求坐标d的值 可以转化为求两直线交点的纵坐标值 2 要使粒子无法运动到x轴的负半轴 粒子运动至y轴时速度方向应该满足什么条件 提示 若粒子运动至y轴时速度方向与y轴相切 则粒子将不可能运动至x轴的负半轴 若粒子经过y轴其速度方向与y轴正方向的夹角小于或等于90 则粒子将不可能运动至x轴的负半轴 3 粒子从开始进入圆形磁场至第二次到达直线y x上的最长时间由哪个物理量决定 提示 粒子在b2磁场和电场中运动的时间一定 而在b1磁场中的运动时间虽为圆周运动的半个周期 但是b1取值不同 运动时间不同 由t 可知 b1越小 周期越长 能够第二次到达直线y x上的粒子运动时间越长 解析 1 带电粒子在匀强磁场b2中运动 由牛顿第二定律得 qb2v0 解得 r 1m r粒子进入匀强电场以后 做类平拋运动 设水平方向的位移为x1 竖直方向的位移为y1 则 水平方向 x1 v0t2竖直方向 y1 其中 a 联立解得 x1 2m y1 1m带电粒子运动轨迹如图所示 由几何关系得 d r y1 x1 4m 2 设当匀强磁场磁感应强度为b3时 粒子从电场垂直边界进入匀强磁场后 轨迹与y轴相切 粒子将无法运动到x轴负半轴 此时粒子在磁场中运动半径为r1 运动轨迹如图所示 由几何关系得 r1 r1 d x1解得 r1 4 2 m由牛顿第二定律得 qb3 v0 解得 b3 0 24t 设当匀强磁场磁感应强度为b4时 粒子垂直打在y轴上 粒子将无法运动到x轴负半轴 粒子在磁场中运动半径为r2 由如图所示几何关系得 r2 d x1 2m由牛顿第二定律得 qb4 v0 解得 b4 0 24t 综上所述 要使粒子无法运动到x轴的负半轴 则磁感应强度b1应满足的条件是 0 b1 0 11t或b1 0 24t 3 设粒子在b2中运动时间为t1 在电场中运动时间为t2 在磁场b1中运动 当轨迹与y轴相切时所用的时间最长为t3 运动轨迹如图所示 则有 故当粒子从开始进入圆形磁场至第二次到达直线y x上所用的最长时间 t t1 t2 t3 6 2 10 5s 答案 1 4m 2 0 b1 0 11t或b1 0 24t 3 6 2 10 5s 题组过关 1 多选 2016 南昌二模 研究表明 蜜蜂是依靠蜂房 采蜜地点和太阳三个点来定位的 蜜蜂飞行时就是根据这三个位置关系呈8字型运动来告诉同伴蜜源的方位 某兴趣小组用带电粒子在如图所示的电场和磁场中模拟蜜蜂的8字形运动 即在y 0的空间中和y 0的空间内同时存在着大小相等 方向相反的匀强电场 上 下电场以x轴为分界线 在y轴左侧和图中竖直虚线mn右侧均无电场 但有方向垂直纸面向里和向外的匀强磁场 mn与y轴的距离为2d 一重力不计的负电荷从y轴上的p 0 d 点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动 经过一段时间后 电子又以相同的速度回到p点 则下列说法正确的是 a 电场与磁场的比值为v0b 电场与磁场的比值为2v0c 带电粒子运动一个周期的时间为d 带电粒子运动一个周期的时间为 解析 选b d 粒子运动轨迹如图所示 粒子在电场中做类平抛运动 则有d v0t1 d 粒子在磁场中做匀速圆周运动 则有qv0b 由几何关系得r d 联立解得 2v0 故选项a错误 b正确 类平抛运动的时间4t1 匀速圆周运动的轨迹是两个半圆 故时间t2 带电粒子运动一个周期的时间为t 故选项c错误 d正确 2 2016 益阳一模 如图所示 在边长为l的等边三角形内有垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度大小为b 在ac边界的左侧有与ac边平行的匀强电场 d是底边ab的中点 质量为m 电荷量为q的带正电的粒子 不计重力 从ab边上的d点竖直向上射入磁场 恰好垂直打在ac边上 1 求粒子的速度大小 2 粒子离开磁场后 经一段时间到达ba延长线上n点 图中没有标出 已知na l 求匀强电场的电场强度 解析 1 粒子的运动轨迹如图所示 粒子进 出磁场的速度方向分别与ab ac边垂直 故a为粒子在磁场中做圆周运动的圆心 可知粒子做圆周运动的半径为r 由牛顿第二定律得 qvb 解得 v 2 粒子在电场中做类平抛运动 则 在垂直电场线方向 x vt沿电场线方向 y at2又有 a 由几何关系得 x nq lsin60 y qe lcos60 l解得 e 答案 1 2 3 2016 威海一模 如图所示 在平面直角坐标系xoy平面内 直角三角形abc的直角边ab长为6d 与y轴重合 bac 30 中位线om与x轴重合 三角形内有垂直纸面向里的匀强磁场 在第一象限内 有方向沿y轴正向的匀强电场 场强大小e与匀强磁场磁感应强度b的大小间满足e v0b 在x 3d的n点处 垂直于x轴放置一平面荧光屏 电子束 以相同的初速度v0从y轴上 3d y 0的范围内垂直于y轴向左射入磁场 其中从y轴上y 2d处射入的电子 经磁场偏转后 恰好经过o点 电子质量为m 电量为e 电子间的相互作用及重力不计 求 1 匀强磁场的磁感应强度b 2 电子束从y轴正半轴上射入电场时的纵坐标y的范围 3 荧光屏上发光点距n点的最远距离dm 解析 1 设电子在磁场中做圆周运动的半径为r由几何关系得 r d由牛顿第二定律得 ev0b 解得 b 2 当电子在磁场中运动的圆轨迹与ac边相切时 电子从 y轴射入电场的位置距o点最远 运动轨迹如图所示 设此时的圆心位置为o 由几何关系得 o a oo 3d o a解得 oo d即从o点进入磁场的电子射出磁场时的位置距o点最远所以 ym 2r 2d电子束从y轴正半轴上射入电场时的纵坐标y的范围为0 y 2d 3 设电子在0 y 2d范围内某一位置射入电场时的纵坐标为y 从on间射出电场时的位置横坐标为x 速度方向与x轴间夹角为 在电场中运动的时间为t 电子打到荧光屏上产生的发光点距n点的距离为d 则有 x v0t y 解得 当即y d时 d有最大值解得 dm d 答案 1 2 0 y 2d 3 d 规律总结 带电粒子在组合场中运动的处理方法 1 明性质 要清楚场的性质 方向 强弱 范围等 2 定运动 带电粒子依次通过不同场区时 由受力情况确定粒子在不同区域的运动情况 3 画轨迹 正确地画出粒子的运动轨迹图 4 用规律 根据区域和运动规律的不同 将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段 对不同的阶段选取不同的规律处理 5 找关系 要明确带电粒子通过不同场区的交界处时速度大小和方向关系 上一个区域的末速度往往是下一个区域的初速度 加固训练 1 如图所示 在x轴上方存在匀强磁场 磁感应强度为b 方向垂直纸面向里 在x轴下方存在匀强电场 方向竖直向上 一个质量为m 电荷量为q 重力不计的带正电粒子从y轴上的a h 0 点沿y轴正方向以某初速度开始运动 一段时间后 粒子与x轴正方向成45 进入电场 经过y轴 的b点时速度方向恰好与y轴垂直 求 1 粒子在磁场中运动的轨道半径r和速度大小v1 2 匀强电场的电场强度大小e 3 粒子从开始到第三次经过x轴的时间t总 解析 1 根据题意可知 大致画出粒子在复合场中的运动轨迹 如图所示 由几何关系得 rcos45 h解得 r h由牛顿第二定律得 qbv1 解得 v1 2 设粒子第一次经过x轴的位置为x1 到达b点时速度大小为vb 根据类平抛运动规律 则 vb v1cos45 解得 vb 设粒子进入电场经过时间t运动到b点 b点的纵坐标为 yb 由类平抛运动规律得 r rsin45 vbtyb v1sin45 0 t h由动能定理得 qeyb 解得 e 3 粒子在磁场中的周期为 t 第一次经过x轴的时间t1 在电场中运动的时间t2 2t 在第二次经过x轴到第三次经过x轴的时间 则总时间 t总 t1 t2 t3答案 1 2 3 2 2015 天津高考 现代科学仪器常利用电场 磁场控制带电粒子的运动 真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场 电场和磁场的宽度均为d 电场强度为e 方向水平向右 磁感应强度为b 方向垂直纸面向里 电场 磁场的边界互相平行且与电场方向垂直 一个质量为m 电荷量为q的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放 粒子始终在电场 磁场中运动 不计粒子重力及运动时的电磁辐射 1 求粒子在第2层磁场中运动时速度v2的大小与轨迹半径r2 2 粒子从第n层磁场右侧边界穿出时 速度的方向与水平方向的夹角为 n 试求sin n 3 若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出 试问在其他条件不变的情况下 也进入第n层磁场 但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界 请简要推理说明之 解析 1 粒子在进入第2层磁场时 经过两次电场加速 中间穿过磁场时洛伦兹力不做功 由动能定理 有 2qed 由 式解得 v2 2 粒子在第2层磁场中受到的洛伦兹力充当向心力 有qv2b 由 式解得 r2 2 设粒子在第n层磁场中运动的速度为vn 轨迹半径为rn 各量的下标均代表粒子所在层数 下同 nqed qvnb 粒子进入第n层磁场时 速度的方向与水平方向的夹角为 n 从第n层磁场右侧边界穿出时速度方向与水平方向的夹角为 n 粒子在电场中运动时 垂直于电场线方向的速度分量不变 有 vn 1sin n 1 vnsin n 由图甲看出 rnsin n rnsin n d 由 得rnsin n rn 1sin n 1 d 由 看出r1sin 1 r2sin 2 rnsin n为一等差数列 公差为d 可得 rnsin n r1sin 1 n 1 d 当n 1时 由图乙看出 r1sin 1 d 由 得 sin n 3 若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出 则 n sin n 1在其他条件不变的情况下 换用比荷更大的粒子 设其比荷为 假设能穿出第n层磁场右侧边界 粒子穿出时速度方向与水平方向的夹角为 n 由于则导致sin n 1 说明 n 不存在 即原假设不成立 所以比荷较该粒子大的粒子不能穿出该层磁场右侧边界 答案 1 2 2 3 见解析 热点考向2带电粒子在复合场中的运动 典例2 2015 福建高考 如图 绝缘粗糙的竖直平面mn左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场 电场方向水平向右 电场强度大小为e 磁场方向垂直纸面向外 磁感应强度大小为b 一质量为m 电荷量为q的带正电的小滑块从a点由静止开始沿mn下滑 到达c点时离开mn做曲线运 动 a c两点间距离为h 重力加速度为g 1 求小滑块运动到c点时的速度大小vc 2 求小滑块从a点运动到c点过程中克服摩擦力做的功wf 3 若d点为小滑块在电场力 洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置 当小滑块运动到d点时撤去磁场 此后小滑块继续运动到水平地面上的p点 已知小滑块在d点时的速度大小为vd 从d点运动到p点的时间为t 求小滑块运动到p点时速度的大小vp 思维流程 第一步 审题干 提取信息 1 电场方向水平向右带正电的小滑块所受电场力水平向右 2 磁场方向垂直纸面向外带正电的小滑块所受洛伦兹力水平向左 3 由静止开始沿mn下滑小滑块初速度为零 4 到达c点时离开mn在c点时mn对小滑块的弹力为零 第二步 突破难点 确定撤去磁场时合力与速度的方向 1 求运动到c点时的速度 由小滑块到达c点时离开mn得mn的弹力n 0 即qvb qe 2 求克服摩擦力做的功 小滑块由a到c的过程 电场力与洛伦兹力与运动方向垂直 只有重力和摩擦力做功 可由动能定理列式求解 3 求小滑块运动到p点时的速度大小 小滑块速度最大时电场力与重力的合力与运动方向垂直 此时撤去磁场 小滑块做类平抛运动 可由类平抛运动的速度公式求解 解析 1 滑块从a运动到c过程 水平方向的受力满足qvb n qe滑块到达c点离开 此时n 0因此有vc 2 由动能定理有mgh wf 解得wf mgh 3 如图所示 滑块速度最大时 速度方向与重力和电场力合力方向垂直 撤去磁场后滑块做类平抛运动 等效重力加速度g 经过时间t 沿g 方向的分速度v g g t 据速度合成有 g t 2解得vp 答案 1 2 mgh 3 真题变式1 若将磁场方向反向 如图所示 已知小滑块与竖直平面mn间的动摩擦因数为 mn的高度为3h 当小滑块从a点由静止下滑至c点时 小滑块速度最大 其他条件不变 求 1 小滑块的最大速度的大小 2 小滑块从a点运动到n点的过程中克服摩擦力所做的功 解析 1 小滑块速度最大时小滑块受力平衡 则 水平方向 fn qe qvb 0竖直方向 mg fn 0解得 v 2 小滑块达到最大速度后做匀速直线运动 则小滑块从a点运动到n点的过程中 由动能定理得 mg 3h wf mv2 0解得 wf 3mgh 答案 1 2 3mgh 真题变式2 若将一光滑的竖直绝缘挡板mn上端固定 整个装置处于无限大的电磁场中 如图所示 已知mn h n点距地面的高度为h 小滑块从m点由静止沿mn下滑 其他条件保持不变 求 1 小滑块经过n点时对挡板的压力大小 2 小滑块经过n点后立即撤去磁场 小滑块落地点与n点间的电势差大小 解析 1 小滑块由m至n的过程中 由动能定理得 mgh mv2在n点 小滑块水平方向上有 fn qe qvb 0解得 fn q e b 由牛顿第三定律得 fn fn q e b 2 小滑块离开n点后 水平方向和竖直方向均做匀加速直线运动 则 竖直方向 h vt gt2水平方向 d 解得 d 故 u ed 答案 1 q e b 2 真题变式3 若将足够长的光滑绝缘板mn倾斜固定 mn与水平面间的夹角为60 整个装置处于无限大的电磁场中 电场方向变为竖直向下 如图所示 已知场强e 小滑块由静止释放 其他条件保持不变 1 求小滑块能够在绝缘板上滑行的最大距离 2 当小滑块刚好要离开绝缘板时 电场反向 求小滑块能够离开绝缘板的最大距离 解析 1 当小滑块与绝缘板之间的作用力为零时 小滑块将要离开绝缘板 则有 qvb mg qe cos60 0解得 v 小滑块沿mn下滑的过程由动能定理得 mg qe xsin60 mv2解得 x 2 小滑块离开mn后 电场反向 则有 mg qe小滑块做匀速圆周运动 由牛顿第二定律得 qvb 解得 r 当小滑块离开mn转过半个圆周时距离mn最远 则 dm 2r 答案 1 2 规律总结 带电粒子在复合场中运动的处理方法 1 明种类 明确复合场的种类及特征 2 析特点 正确分析带电粒子的受力特点及运动特点 3 画轨迹 画出运动过程示意图 明确圆心 半径及边角关系 4 用规律 灵活选择不同的运动规律 两场共存时 电场与磁场中满足qe qvb或重力场与磁场中满足mg qvb或重力场与电场中满足mg qe 都表现为匀速直线运动或静止 根据受力平衡列方程求解 三场共存时 合力为零 受力平衡 粒子做匀速直线运动 其中洛伦兹力f qvb的方向与速度v垂直 三场共存时 粒子在复合场中做匀速圆周运动 mg与qe相平衡 根据mg qe 由此可计算粒子比荷 判定粒子电性 粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 应用受力平衡和牛顿运动定律结合圆周运动规律求解 有qvb mr 2 ma 当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时 一般用动能定理或能量守恒定律求解 加固训练 1 如图所示 空间的某个复合场区域内存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场 质子由静止开始经一加速电场加速后 垂直于复合场的边界进入并沿直线穿过场区 质子 不计重力 穿过复合场区所用时间为t 从复合场区穿出时的动能为ek 则 a 若撤去磁场b 质子穿过场区时间大于tb 若撤去电场e 质子穿过场区时间等于tc 若撤去磁场b 质子穿出场区时动能大于ekd 若撤去电场e 质子穿出场区时动能大于ek 解析 选c 质子在电场中是直线加速 进入复合场 电场力与洛伦兹力等大反向 质子做匀速直线运动 若撤去磁场 只剩下电场 质子做类平抛运动 水平分运动是匀速直线运动 速度不变 故质子穿过场区时间不变 等于t a错误 若撤去电场 只剩下磁场 质子做匀速圆周运动 速率不变 水平分运动的速度减小 故质子穿过场区时间增加 大于t b错误 若撤去磁场 只剩下电场 质子做类平抛运动 电场力做正功 故末动能大于ek c正确 若撤去电场 只剩下磁场 质子做匀速圆周运动 速率不变 末动能不变 仍为ek d错误 2 2014 重庆高考 如图所示 在无限长的竖直边界ns和mt间充满匀强电场 同时该区域上 下部分分别充满方向垂直于nstm平面向外和向内的匀强磁场 磁感应强度大小分别为b和2b kl为上下磁场的水平分界线 在ns和mt边界上 距kl高h处分别有p q两点 ns和mt间距为1 8h 质量为m 带电量为 q的粒子从p点垂直于 ns边界射入该区域 在两边界之间做圆周运动 重力加速度为g 1 求电场强度的大小和方向 2 要使粒子不从ns边界飞出 求粒子入射速度的最小值 3 若粒子能经过q点从mt边界飞出 求粒子入射速度的所有可能值 解析 1 设电场强度大小为e由题意有mg qe 得e 方向竖直向上 2 如图所示 设粒子不从ns边飞出的入射速度最小值为vmin 对应的粒子在上 下区域的运动半径分别为r1和r2 圆心的连线与ns的夹角为 由r 有r1 r1 r2 sin r2 r1 r1cos hvmin 9 6 3 如图所示 设粒子入射速度为v 粒子在上 下方区域的运动半径分别为r1和r2 粒子第一次通过kl时距离k点为x 由题意有 3nx 1 8h n 1 2 3 由v vmin得x x 得r1 1 n 3 5即n 1时 v n 2时 v n 3时 v 答案 1 方向竖直向上 2 9 6 3 热点考向3电磁场技术的应用 典例3 2016 江苏高考 回旋加速器的工作原理如图甲所示 置于真空中的d形金属盒半径为r 两盒间狭缝的间距为d 磁感应强度为b的匀强磁场与盒面垂直 被加速粒子的质量为m 电荷量为 q 加在狭缝间的交变电压如图乙所示 电压值的大小为u0 周期t 一束该种粒子在t 0 时间内从a处均匀地飘入狭缝 其初速度视为零 现考虑粒子在狭缝中的运动时间 假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动 不考虑粒子间的相互作用 求 1 出射粒子的动能em 2 粒子从飘入狭缝至动能达到em所需的总时间t0 3 要使飘入狭缝的粒子中有超过99 能射出 d应满足的条件 名师点拨 1 受力分析 粒子在狭缝间只受电场力作用 在d形盒内只受洛伦兹力作用 出射粒子的动能em即最大动能 对应最大的半径 为d形盒半径 2 运动分析 粒子在狭缝间做加速运动 在d形金属盒内做匀速圆周运动 3 做功分析 在狭缝间电场力对粒子做正功 在d形金属盒内洛伦兹力不做功 解析 1 粒子运动半径为r时有qvb 且ek mv2 解得em 2 粒子被加速n次达到动能em 则em nqu0粒子在狭缝间做匀加速运动 设n次经过狭缝的总时间为 t 加速度a 匀加速直线运动总长度nd a t 2 由t0 n 1 t 解得t0 3 只有在0 t 时间内飘入的粒子才能每次均被加速 则所占的比例为 由 99 解得d 答案 1 2 3 d 迁移训练 迁移1 速度选择器 多选 如图所示为一速度选择器 两极板p q之间存在电场强度为e的匀强电场和磁感应强度为b的匀强磁场 一束粒子流 重力不计 以速度v从a沿直线运动到b 则下列说法中正确的是 a 粒子一定带正电b 粒子的带电性质不确定c 粒子的速度一定等于d 粒子的速度一定等于 解析 选b d 粒子受洛伦兹力和电场力 假设粒子带正电 则受到向上的洛伦兹力 电场力向下 若粒子带负电 洛伦兹力向下 电场力向上 均可以平衡 故粒子可以带正电 也可以带负电 故选项a错误 b正确 为使粒子不发生偏转 粒子所受到电场力和洛伦兹力是平衡力 即qvb qe 所以电场与磁场的关系为v 故选项c错误 d正确 迁移2 磁流体发电机 多选 磁流体发电机可以把气体的内能直接转化为电能 是一种低碳环保发电机 有着广泛的发展前景 其发电原理示意图如图所示 将一束等离子体 即高温下电离的气体 含有大量带正电和负电的微粒 整体上呈电中性 喷射入磁感应强度为b的匀强磁场中 磁场区域有两块面 积为s 相距为d的平行金属板与外电阻r相连构成一电路 设气流的速度为v 气体的电导率 电阻率的倒数 为g 则以下说法正确的是 a 上极板是电源的正极 下极板是电源的负极b 两板间电势差为u bdvc 流经r的电流为i d 流经r的电流为i 解析 选a d 由左手定则知正离子向上偏转 所以上极板带正电 上极板是电源的正极 下极板是电源的负极 故选项a正确 根据qvb q得电动势的大小为e bdv 则流过r的电流为i 而r 则电流大小i 选项c错误 d正确 两极板间电势差为u ir 故选项b错误 迁移3 质谱仪质谱仪可以测定有机化合物分子结构 质谱仪的结构如图所示 有机物的气体分子从样品室进入离子化室 在高能电子作用下 样品气体分子离子化或碎裂成离子 如c2h6离子化后得到等 若离子化后的离子均带一个单位的正电荷e 初速度为零 此后经过高压电源区 圆形磁场室 真空管 最后在记录 仪上得到离子 通过处理就可以得到离子质荷比 进而推测有机物的分子结构 已知高压电源的电压为u 圆形磁场区的半径为r 真空管与水平面夹角为 离子进入磁场室时速度方向指向圆心 求 1 请说明高压电源a端应接 正极 还是 负极 磁场室的磁场方向 垂直纸面向里 还是 垂直纸面向外 2 和离子同时进入磁场室后 出现了轨迹 和 试判定它们各自对应的轨迹 并说明原因 3 若磁感应强度为b时 记录仪接收到一个明显信号 求与该信号对应的离子质荷比 解析 1 正离子在电场中加速 可知高压电源a端应接 负极 根据左手定则知 磁场室的磁场方向应是垂直纸面向外 2 设离子通过高压电源后的速度为v 由动能定理得 eu mv2 离子在磁场中偏转 由牛顿第二定律得 evb 联立解得 r 由此可见 质量大的离子的运动轨迹半径大 对应的是轨迹 对应的是轨迹 3 粒子在磁场中偏转 运动轨迹如图所示 由几何关系得 r 又r 解得 答案 1 负极垂直纸面向外 2 对应的是轨迹 对应的是轨迹 理由见解析 3 规律总结 几种常见的电磁场应用实例 1 质谱仪 用途 测量带电粒子的质量和分析同位素 原理 由粒子源s发出的速度几乎为零的粒子经过加速电场u加速后 以速度v 进入偏转磁场中做匀速圆周运动 运动半径为r 粒子经过半个圆周运动后打到照相底片上的d点 通过测量d与入口间的距