带电粒子在复合场中的运动(总结)

带电粒子在复合场中的运动一、带电粒子在复合场中的运动1、复合场的分类(1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存。(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或在同一区域，电场、磁场交替出现。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，将处于静止状态或做匀速直线运动。(2)匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小相等、方向相反时（即：Eq=mg），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（即：Bqv=）。(3)非匀变速曲线运动当带电粒子所受的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时，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。二、带电粒子在复合场中运动的实例分析1、速度选择器(1) 带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qEqvB，即v(2)平行板中电场强度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。只选择速度，与粒子的正负和带电量无关。O2、质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、速度选择器、偏转磁场和照相底片等构成。(2)原理：粒子由静止在加速电场中被加速：qUmv2。粒子在速度选择器中，进行速度筛选。凡是速度满足v，才能顺利进入偏转磁场。粒子进入偏转磁场，受洛伦兹力偏转，做匀速圆周运动。根据牛顿第二定律得关系式qvBm 得出：由图可知： 得出：3、回旋加速器(1)构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源。D形盒处于匀强磁场中。(2)原理：粒子从D1型盒中心附近射出。经过D形盒缝隙间的电场加速，获得一定的速度后，进入D2型盒区域，发生偏转（半圆）后，再次进入电场，电场反向，粒子再次被加速后，再次进入D1型盒区域，发生偏转（半圆）。此过程交替进行，粒子最终从D型盒边界射出。由qvB得： 当粒子圆周运动的半径为D型盒半径R时，速度最大Vmax=BqRm则：Ekmax，特点：交流电的周期和粒子做匀速圆周运动的周期相等。粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径R决定，与加速电压无关。4、磁流体发电机(1)等离子体：等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质。(2 )根据左手定则，如图中的B板是发电机正极。(3) 原理：等离子体中的正、负离子，在洛伦兹力的作用下横向偏转，A、B间出现电势差，形成电场。当正、负离子所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定。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，则由qEqvB得：E=Bv进而得出：两极板间能达到的稳定的电势差UBvd5、电磁流量计工作原理：如图所示，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b间出现电势