第3讲 带电粒子在复合场中的运动 讲义.pdfVIP

第3讲带电粒子在复合场中的运动

见学生用书P151

微知识1带电粒子在复合场中的运动

1.复合场与组合场

⑴复合场：电场、磁场、重力场共，或其中某两场共。

⑵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、

磁场分时间段或分区域交替出现。

2.运动情况分类

⑴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。

⑵匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相笠，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。

⑶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时,粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不

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。

微知识2带电粒子在复合场中运动的应用实例

一、思维辨析判（断正误，正确的画“，错误的画“X”。）

1.带电粒子在复合场中不可能处于静止状态。X（）

2.带电粒子在复合场中做匀速圆周运动，必有mg=qE,洛伦兹力提供向心力。（X）

3.回旋加速器中带电粒子获得的最大动能由加速电压大小决定。X（）

4.带电粒子在重力、恒定电场力、洛伦兹力三个力共同作用下做直线运动时可能

做变速直线运动。X（）

二、对点微练

1.带（电粒子在复合场中的直线运动）带正电的甲、乙、丙三个粒子不（计重力）分别

以速度0甲、P乙、少丙垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中，其轨迹如图所示，

则下列说法正确的是（）

A.。甲乙丙

B.v甲V。乙Vv丙

C.甲的速度可能变大

D.丙的速度不一定变大

解析由左手定则可判断正电荷所受洛伦兹力向上，而所受的电场力向下，由运

pFF

动轨迹可判断g甲即o甲＞石，同理可得下乙=豆，o丙V豆，所以0甲〉零乙〉

u丙，故A项正确，B项错；电场力对甲做负功，甲的速度一定减小，对丙做正功，

丙的速度一定变大，故C、D项错误。

答案A

2.带（电粒子在复合场中的匀速圆周运动）多（选）如图所示，质量为机、电荷量为g

的微粒，在竖直向下的匀强电场、水平指向纸内的匀强磁场以及重力的共同作用

下做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）

A.该微粒带负电，电荷量夕=管

B.若该微粒在运动中突然分成比荷相同的两个粒子，分裂后只要速度不为零且速

度方向仍与磁场方向垂直，它们均做匀速圆周运动

C.如果分裂后，它们的比荷相同，而速率不同，那么它们运动的轨道半径一定不

同

D.只要一分裂，不论它们的比荷如何，它们都不可能再做匀速圆周运动

解析带电微粒在有电场力、洛伦兹力和重力作用的区域能够做匀速圆周运动，

说明重力必与电场力大小相等、方向相反，由于重力方向总是竖直向下，故微粒

受电场力方向向上，从题图中可知微粒带负电，选项A正确；微粒分裂后只要比

荷相同，所受电场力与重力一定平衡选（项A中的等式一定成立），只要微粒的速度

不为零，必可在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，选项B正确，D项错误；根据

半径公式，=箸可知，在比荷相同的情况下，半径只跟速率有关，速率不同，则半

径一定不同，选项C正确。

答案ABC

3.带电粒子在组合场中的运动）多选）如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电

粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和

匀强电场的强度分别为3和瓦平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位

置的胶片4A2。平板S下方有强度为风的匀强磁场。下列表述正确的是）

A.质谱仪是分析同位素的重要工具

B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于与