[高三理化生]专题九 第3讲 带电粒子的复合场中的运动.pptVIP

* 第 3 讲 带电粒子在复合场中的运动 考点 1 带电粒子在电场、磁场组合场中的运动 1．组合场：由两个或两个以上的有界电场、磁场拼合而成 的复合场(不计重力)． 2．特点： (1)组合场内粒子的运动也是组合的，在磁场中粒子往往做 运动，在电场中通常做匀变速直线运动或匀变速曲线 运动(电偏转)． (2)由于粒子在磁场中做匀速圆周运动，可根据进出磁场的 速度方向确定轨迹圆心，根据几何关系求出轨道半径和运动时 间；而当“切换”到偏转电场时，运动的轨迹、性质等发生变 化，则应用平抛运动的规律如速度、位移公式等解决问题． 匀速圆周 3．组合场问题的解题方法 (1)弄清过程，分段研究．要进行多过程问题的分析，一定 要分别分析清楚带电粒子在各种场区中的受力情况和运动情 况． (2)抓住转折点．需要找到粒子在不同场中运动的关联量或 运动变化转折点的隐含条件．一般来说，抓住两场区边界的速 度 是解决此类问题的关键． (3)画出粒子运动轨迹的草图，根据不同场区运动情况列方 程，最后联立求解． 方向 初速释放)： ；利用磁场偏转：r＝ 4．组合场应用实例 (1)质谱仪(如图9-3-1) ①用途：是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具． ②原理：先用电场加速，再进入磁场偏转．利用电场加速(无 图 9－3－1 量，可由公式 ②原理：电场用来对粒子加速，磁场用来使粒子回旋从而 能反复加速；回旋加速器中所加交变电压的频率 f，与带电粒子 做匀速圆周运动的频率相等；回旋加速器最后使粒子得到的能 来计算，在粒子电量、质量和磁 场磁感应强度一定的情况下，回旋加速器的半径 R 越大，粒子 的能量就越 ． 大 (2)回旋加速器（如图9-3-2所示） ①用途：产生大量高能量带电粒子的实验设备． 图 9－3－2 1．(单选)如图 9－3－3 所示，两导体板水平放置，两板间 电势差为 U, 带电粒子以某一初速度 v0 沿平行于两板的方向从 两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖 直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的 M、N 两点间的距 离 d 随着 U 和 v0 的变化情况为( ) A A．d 随 v0 增大而增大，d 与 U 无关 B．d 随 v0 增大而增大，d 随 U 增大而增大 C．d 随 U 增大而增大，d 与 v0 无关 D．d 随 v0 增大而增大，d 随 U 增大而减小 图 9－3－3 图 40 图 9－3－4 A．增大磁场的磁感应强度 B．增大匀强电场间的加速电压 C．增大 D 形金属盒的半径 D．减小狭缝间的距离 2．(双选)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 9 －3－4 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( ) AC 3．(单选)(福建泉州 2011 届高三联考)如图 9－3－5，质量 为 m、电量为 e 的电子的初速为零，经电压为 U 的加速电场加速 后进入磁感应强度为 B 的偏转磁场(磁场方向垂直纸面)，其运 动轨迹如图所示．以下说法中正确的是( ) 图 9－3－5 A．加速电场的场强方向向上 B．偏转磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里 C．电子在电场中运动和在磁场中运动时，加速度都不变， 都是匀变速运动 D．电子在磁场中所受洛伦兹力大小为 答案：D 考点 2 带电粒子在匀强电场、匀强磁场组成的叠加场中 的运动 1．叠加场：至少有两种场重叠在带电粒子运动的空间中， 共同制约着带电粒子的运动． 注意：电子、质子、α粒子、离子等微观粒子在叠加场中 运动时，一般都不计重力．但质量较大的质点在叠加场中运动 时，不能忽略重力，除非说明不计重力． 2．带电粒子垂直进入 E 和 B 正交的叠加场(不计重力) (1)带电粒子只受电场和洛伦兹力的作用，电场力与洛伦兹 力方向 ，粒子所受的合外力就是这两种力的合力，其运动 加速度遵从牛顿第二定律． 相反 (2)粒子以匀速直线运动通过速度选择器的条件：qE＝Bqv0， 或 v0＝ ；从功能角度来看，WF＝qEd＝0. 3．速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应等， 都是带电粒子在相互正交的电场与磁场的叠