深圳职高对口升学基础物理人教版复习教案带电粒子在复合场中的运动及应用实例

1、带电粒子在复合场中的运动及应用实例一、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：1组合场2叠加场二、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等，方向相反时，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

2、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三、电场、磁场分区域应用实例1质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成(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mv2qu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qvbm由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r ，m，.2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)原理在电场中加速：qum(vv)ek.在磁场中旋转：qvbm，得r.回旋加速条件：高频电源的

3、周期t电场与带电粒子在d形盒中运动的周期t回旋相同，即t电场t回旋.最大动能的计算：由r知，被加速粒子的最大动能为ek，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半径r和磁感应强度b有关，与加速电压无关四、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，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qeqvb，即ve/b.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(2)根据左手定则，如图中的b板是发电机正极(3)

4、磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为v，磁场磁感应强度为b，则两极板间能达到的最大电势差ubdv.3电磁流量计(1)如图所示，一圆形导管直径为d，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平衡时，a、b间的电势差就保持稳定由bqveqq，可得v，液体流量qsv·.1.如图所示，匀强电场方向竖直向上，匀强磁场方向水平指向纸外，有一电子(不计重力)，恰能沿直线从左向右飞越此区域，若电子以相同的速率从右向左水平飞入该区域，则电子将()a沿直线飞越

5、此区域b向上偏转c向下偏转 d向纸外偏转答案：c2.如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板若不计重力下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变()a粒子速度的大小 b粒子所带的电荷量c电场强度 d磁感应强度解析：粒子以某一速度沿水平直线通过两极板，其受力平衡有eqbqv，则知当粒子所带的电荷量改变时，粒子所受的合力仍为0，运动轨迹不会改变，故b项正确答案：b31930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示这台加速器由两个铜质d形盒d1、d2构成，其间留有空隙下列说法正确的是()a离子由加

6、速器的中心附近进入加速器b离子由加速器的边缘进入加速器c离子从磁场中获得能量d离子从电场中获得能量解析：本题源于课本而又高于课本，既考查考生对回旋加速器的结构及工作原理的掌握情况，又能综合考查磁场和电场对带电粒子的作用规律由r知，随着被加速离子的速度增大，离子在磁场中做圆周运动的轨道半径逐渐增大，所以离子必须由加速器中心附近进入加速器，a项正确，b项错误；离子在电场中被加速，使动能增加；在磁场中洛伦兹力不做功，离子做匀速圆周运动，动能不改变磁场的作用是改变离子的速度方向，所以c项错误，d项正确答案：ad4.质量为m的带电小球在正交的匀强电场、匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道平面在竖直平面内，电场

7、方向竖直向下，磁场方向垂直圆周所在平面向里，如图所示，由此可知()a小球带正电，沿顺时针方向运动b小球带负电，沿顺时针方向运动c小球带正电，沿逆时针方向运动d小球带负电，沿逆时针方向运动解析：带电小球在重力、电场力以及洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，故应满足qemg，且电场力方向向上，故小球带负电由于洛伦兹力提供向心力，指向圆心，所以小球沿顺时针方向运动，b正确答案：b5.1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖若速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是()a该束带电粒子带负电b速度选择器的p1极板带正电c在b2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大d在b2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小解析：由粒子在b2中的运动轨迹可以判断粒子应带正电，a项错误；在电容器中粒子受到的洛伦兹力方向竖直向上，受到的