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《高考物理大一轮复习 第九章 磁场（第3课时）带电粒子在复合场中的运动课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第3课时 带电粒子在复合场中的运动回扣教材考点扫描真题在线回扣教材·梳理知识夯基础知识整合一、复合场的分类1.叠加场:电场、、重力场共存,或其中某两场共存.2.组合场:电场与磁场各位于一定的区域内,相邻并不重叠或在同一区域,电场、磁场出现.二、带电粒子在复合场中的运动形式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,将处于状态或做.2.匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小,方向时,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运动.磁场交替静止匀速直线运动相等相反匀速圆周3.较复杂的曲线运动当带电粒子所受合外
2、力的大小和方向均变化,且与初速度方向不在同一直线上,粒子做运动,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的组合场区域,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.非匀变速曲线三、带电粒子在复合场中运动的应用实例装置原理图规律质谱仪粒子由静止被加速电场加速qU=,在磁场中做匀速圆周运动qvB=,则比荷=回旋加速器交变电流的周期和粒子做圆周运动的周期,粒子在圆周运动过程中每次经过D形盒缝隙都会被加速.由qvB=得Ekm=相等速度选择器若qv0B=Eq,即v0=,粒子做运动电磁流
3、量计=,所以v=,所以Q=vS=霍尔元件当磁场方向与电流方向垂直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现、匀速直线qvB电势差问题思考1.在如图所示的平行板器件中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直.某带电荷量为+q的粒子自左侧小孔以平行于板方向的某一速度进入器件,恰从右侧小孔射出.(粒子重力不计)选修3-1P98图3.5-8(1)求粒子的初速度大小,并判断若粒子速度大小改变时还能否从右侧小孔射出.解析:(1)粒子在平行板器件中受到电场力和洛伦兹力作用,若从右侧小孔射出,则粒子一定做匀速直线运动,即竖直向下的电场力和竖直向上的洛伦兹力平
4、衡.由qE=qvB,得v=.若粒子初速度大小改变,则洛伦兹力大小变化,但电场力不变,故粒子将做曲线运动,不能从右侧小孔射出.答案:见解析(2)若带电荷量为+2q和-q的粒子以相同大小和方向的初速度自左侧小孔进入器件,能否从右侧小孔射出?(3)若带电荷量为q的正、负粒子以平行于板方向、大小相同的初速度自右侧小孔进入器件,能否从左侧小孔射出?解析:(2)带电荷量为+2q的粒子刚进入平行板时,竖直向下的电场力大小为2qE,竖直向上的洛伦兹力大小为2qvB=2qE,两个力仍然平衡,粒子仍做匀速直线运动,故仍能从右侧小孔射出.带电荷量为-q的粒子刚
5、进入平行板时,电场力为竖直向上,大小为qE;洛伦兹力为竖直向下,大小为qvB=qE,两个力平衡,粒子做匀速直线运动,故也能从右侧小孔射出.答案:见解析(3)带电粒子从右侧小孔射入时,不论是带正电还是带负电,电场力和洛伦兹力的方向相同,粒子将做曲线运动,不能从左侧小孔射出.2.一个质量为m、电荷量为q的粒子,从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为0,然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上.选修3-1P100图3.6-4(1)粒子在电场和磁场中分别做什么运动?(2)要想确定
6、粒子由电场进入磁场后的运动情况,必须明确哪个量?解析:(1)粒子在电场中做匀加速直线运动,在磁场中做匀速圆周运动.答案:见解析(2)要确定粒子进入磁场后的运动情况,必须明确粒子的速度大小及方向,这也是解决组合场问题的关键.(3)求粒子进入磁场时的速率及在磁场中运动的轨道半径,并定性描述粒子打到照相底片上的位置与粒子比荷的关系.答案:见解析考点扫描·重点透析通热点考点一 带电粒子在复合场中运动的实例分析要点透析1.质谱仪、回旋加速器的解题要点对质谱仪,只要知道加速电压、磁感应强度及离子在照相底片上的位置到入口处的距离,就可计算出离子的比荷;
7、回旋加速器的粒子在电场中多次加速可等效为初速度为零的匀加速直线运动来处理.2.速度选择器、磁流体发电机、霍尔元件和电磁流量计的不同特点速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件中都是带电粒子在相互正交的电场和磁场组成的复合场中的运动平衡问题,所不同的是速度选择器中的电场是带电粒子进入前存在的,是外加的;磁流体发电机、电磁流量计和霍尔元件中的电场是粒子进入磁场后,在洛伦兹力作用下带电粒子在两极板间聚集后才产生的.典例突破【例1】(多选)回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用,其原理如图所示.D1和D2是两个中空的半圆形金属盒,置于与盒面垂
8、直的匀强磁场中,它们接在电压为U、周期为T的交流电源上.位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略),它们在两盒之间被电场加速.当质子被加速到最大动能Ek后,再将它们引出.忽略质子
