高中物理知识点总结 8.3带电粒子在复合场的运动课件 选修31.ppt

一 复合场1 定义 复合场是指电场 磁场和重力场并存或其中某两种场并存 或分区域存在 粒子在复合场中运动时 要考虑粒子可能受 力 力和 力的作用 2 三种场的比较 二 带电粒子在电场 磁场分区域存在的复合场中的应用实例1 质谱仪 1 用途 质谱仪是一种测量微小带电粒子质量和分离同位素的仪器 2 原理 如下图粒子源s产生质量为m 电荷量为q的正粒子 所受重力不计 粒子无初速度的经过电压为u的电场加速后 进入磁感应强度为b的匀强磁场中做匀速圆周运动 经过半个周期后到达记录它的照相底片p上 现测得p点位置到入口处的距离为l 故得m 因此 只要知道q b l与u 就可计算出带电粒子的质量m 又因为m正比于l2 不同质量的同位素从不同处可得到分离 所以质谱仪还是分离同位素的重要仪器 2 回旋加速器 1 用途 产生大量高能量的带电粒子 2 结构 如图所示 3 工作原理 电场加速qu ek 三 带电粒子在电场 磁场并存的复合场中的应用实例1 速度选择器 如图所示 2 磁流体发电机 1 磁流体发电是一项新兴技术 它可以把 能直接转化为 能 2 根据左手定则 可判定图中的b是发电机 3 磁流体发电机两极板间的距离为d 等离子体速度为v 磁场的磁感应强度为b 则两极板间能达到的最大电势差u 4 霍尔效应霍尔效应是高中物理重要的探究课题之一 在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体 当磁场方向与电流方向垂直时 导体在与磁场 电流方向都垂直的方向上出现了电势差 这个现象称为霍尔效应 所产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压 其原理如图所示 磁偏转 与 电偏转 分别是利用匀强磁场和匀强电场对运动电荷施加作用 从而控制其运动方向 由于磁场和电场对电荷的作用具备不同的特征 所以使得两种垂直于场射入的偏转也存在着以下几个方面的差别 1 弄清复合场的组成 一般有磁场 电场的复合 磁场 重力场的复合 磁场 电场 重力场三者的复合 2 正确受力分析 除重力 弹力 摩擦力外还要特别注意静电力和磁场力的分析 3 确定带电粒子的运动状态 注意运用动力学相关知识进行分析 4 对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题 要分阶段进行处理 5 画出粒子运动轨迹 灵活选择不同的运动规律 1 当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时 根据受力平衡列方程求解 2 当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时 应用牛顿定律结合圆周运动规律求解 3 当带电粒子做复杂曲线运动时 一般用动能定理或能量守恒定律求解 4 对于临界问题 注意挖掘隐含条件 1 带电粒子在复合场中的匀速圆周运动当带电粒子进入匀强电场 匀强磁场和重力场共存的复合场中 电场力和重力相平衡 粒子运动方向与匀强磁场方向相垂直时 带电粒子就在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 2 带电粒子在匀强电场 匀强磁场和重力场中的直线运动自由的带电粒子 无轨道的约束 在匀强电场 匀强磁场和重力场中的直线运动应是匀速直线运动状态 除非运动方向沿匀强磁场方向而粒子不受洛伦兹力 这是因为电场力和重力都是恒力 若它们的合力不能与洛伦兹力平衡 则带电粒子速度的大小和方向都会改变 就不可能做直线运动 3 带电粒子在复合场中的曲线