带电粒子在复合场中的运动2（共16张PPT）.ppt

带电粒子在复合场中的运动 一、课标考点 1.复合场：是指电场、磁场和重力场并存或者其中两种场并存的情况。带电粒子在复合场中运动时要考虑电场力、洛伦兹力和重力的作用。 2. 三种力的比较： 大小 方向 做功特点 重力 G = mg 竖直向下 做功只与始、末高度差有关 电场力 F = Eq 带正电粒子受力与电场方向相同，负电相反 W = Uq 洛伦兹力 F = BqV 左手定则 始终不做功 3．带电粒子在复合场中的运动轨迹： （1）若粒子所受合外力为零或合外力在粒子运动的方向上，粒子做_ 直线 __运动。 （2）若粒子所受合外力大小不变，方向始终与粒子的运动方向垂直，粒子做_ 匀速圆周_运动。 （3）若粒子所受合外力与速度既不平行也不垂直，粒子做__ 曲线____运动。 4. 解决带电粒子在复合场中运动的基本方法: 动力学观点；能量观点。 理解复合场中的几个特殊物理模型的原理 由正交的匀强磁场和匀强电场组成。 带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器，否则将发生偏转。 这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场力的平衡得出： ∵　qvB＝Eq 在上图中，速度方向必须向右。 ⑴这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。 　　⑵若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂曲线；若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复杂曲线。 1、速度选择器： 理解复合场中的几个特殊物理模型的原理 2、质谱仪： ⑴组成： 离子源Ｏ，加速场Ｕ，速度选择器（Ｅ、Ｂ），偏转场Ｂ２，胶片 ⑵原理： ａ、加速场中： ｂ、选择器中： ｃ、偏转场中： 比荷： ⑶作用： 主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素。 理解复合场中的几个特殊物理模型的原理 3、电磁流量计 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向左流动。 导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下纵向偏转，a,b间出现电势差。 原理： 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。 流量（Q）： 理解复合场中的几个特殊物理模型的原理 其等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到两极板上，在两极板上产生电势差. 　　设等离子气体的电阻率为?，则电源的内阻为： 4、磁流体发电机 原理： 设A、B平行金属板的面积为S，相距L，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感应强度为B 当等离子气体匀速通过A、B板间时，A、B板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势。 此时离子受力平衡： ∵　Eq＝Bqv 电动势： ε＝EL＝BLv ∴　E＝Bv 则Ｒ中的电流为： 二、课标典例 类型一 带电粒子在叠加场里的运动 类型二 带电粒子在组合场里的运动 例一 例二 例三 例1：如图所示，两块水平放置的金属板长L=1.40m，间距为d=0.30m。两板间有B=1.25T，方向垂直纸面向里的匀强磁场。两板电势差U=1.5×103v，上板电势高。当t=0时，质量m=2.00×10-15kg，电量q= 1.00×10-10C的正粒子，以速度V=4.00×103m/s从两板中央水平射入。不计重力，试分析：① 粒子在两板间如何运动？② 粒子在两板间的运动时间是多少？ 变式训练1—1 解答 变式训练1—1：若上板电势变化如图所示，下板电势始终为零。其他条件不变，试分析：① 粒子在两板间如何运动？② 粒子在两板间的运动时间是多少？ 返回 解答 例2： 如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁感线垂直且水平放置，长为L的绝缘轻绳，拉一质量为m，带有＋q电荷量的摆球。若摆球可以沿圆弧往复摆动。试求摆球通过最低位置时绳上的拉力F。 返回 解答 例3：在如图所示的直角坐标系中，在y≥0的区域内有一垂直于 xOy平面的匀强磁场，在第四象限内有一平行于x轴方向的匀强电场。现使一个质量为m的带电粒子，从坐标原点O以速度V沿y轴正方向射入匀强磁场，带电粒子从点 P（a，0）射出磁场，最后再从Q点射出匀强电场，射出电场时粒子速度跟y轴的夹角为120 0。（粒子重力不计）求：① 带电粒子从O点射入磁场，到达P点经历的时间。② 匀强电场的场强与匀强磁场的磁感应强度大小的比值。  返回 解答 解：电场力 F=qE= q =5×10 -7 N （竖直向下） 洛伦兹力