带电粒及子在复合场中的运动.pptVIP

所谓复合场，是指同时包含电场（一般是匀强电场）、磁场（一般是匀强磁场）、重力场的一个空间（有时候不计粒子的重力）。带电粒子在复合场中受这些场力作用而运动状态发生改变。 一、复合场 典型的复合场实例：速度选择器、质谱仪、磁流体发电机、电磁流量计等。 二、三种场的比较 三、磁偏转和电偏转的比较 动能不变 动能不断增大 类平抛运动 匀速圆周运动 四、带电粒子在复合场中的运动的典型应用 如图。有一混合正离子束先后通过正交电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的（ ） A．速度 B．质量 C．电荷 D．比荷 【例1】（P214：“例3”） AD 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（ ） A．增大匀强电场间的加速电压 B．增大磁场的磁感应强度 C．减小狭缝间的距离 D．增大D形金属盒的半径 【例2】（P214：2） BD 【例3】（P209：“例1”） C 如图，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电 场场强为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区 内的一竖直平面做匀速圆周运动，则可判断该带电质 点（ ） A．带有电量为 的正电荷 B．沿圆周逆时针运动 C．运动的角速度为 D．运动的速率为 地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场（电场没画出）和垂直纸面向里的匀强磁场。一个带电液滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动。如右图所示，由此可以判断（ ） Ａ．如果液滴带负电，则它是从M点运动到N点 Ｂ．如果液滴带负电，则它是从N点运动到M点 Ｃ．液滴有可能做匀变速直线运动 Ｄ．液滴一定做匀速直线运动 【练习1】 BD 如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中。质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是（ ） A．滑块受到的摩擦力不变 B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关 C．滑块受到的洛伦兹力方向 垂直斜面向下 D．B很大时，滑块可能静止 于斜面上 【练习2】（课时作业P329：4） C 【例4】如图，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上 x＝2h处的 P2点进入磁场，并 经过y轴上y＝2h处的P3点。 不计重力。求： （1）电场强度的大小。 （2）粒子到达P2时速度的大 小和方向。 （3）磁感应强度的大小。 h 2h 2h qE qvB v0 v 解: （1） 从P1到P2做类平抛运动： h 2h 2h 2h=v0t qE=ma 由牛顿第二定律，有： 解得： （2）粒子在P2时速度沿y轴分量： vy=at 所以速度与x轴夹角θ=45° 粒子在P2时速度： θ vy v0 v v0 （3） P2到P3做匀速圆周运动，圆心在P2P3的中点，如图所示。洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律，有： 解得： h 2h 2h 45 ° v v0 由几何关系，有： 所以： 解题的一般步骤： 1、明确研究对象。 什么粒子？电性如何？ 2、正确的受力分析。 重力？电场力？洛伦兹力？等等 3、明确力和运动的关系。 运动情况？受力情况？能量转化情况？ 4、画出轨迹，应用相应物理规律列方程求解。 说明：对带电粒子的重力是否考虑的情况 （1）微观带电粒子的重力不计； 如：电子、质子、α粒子等 ——肉眼看不到 （2）宏观带电粒子的重力不能忽略； 如：带电的小球、带电的液滴、带电的尘埃等 ——肉眼能看到 （3）有些带电粒子的重力是否考虑，要根据题设条件进行判定。 如：带电微粒 ——要自己判断 【练习3】（P212：2） 如右图所示，竖直平面上有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度E1=250