第八章 第3单元 复合场中带电粒子的运动

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1、一、复合场1．定义：复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其中某两种场并存，或分区域存在．2．三种场的比较力的特点功和能的特点重力场大小：G＝方向：重力做功与路径重力做功改变物体的mg竖直向下无关重力势能力的特点功和能的特点静电场大小：F＝方向：正电荷受力方向与场强方向；负电荷受力方向与场强方向电场力做功与路径W＝qU电场力做功改变电荷的磁场洛伦兹力F＝方向符合左手定则洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的qE相同相反无关电势能动能qvBsinθ(1)当带电粒子所受合力为零时，将处于或状态．(2)当提供向心力，其余各力的

2、合力为零时，带电粒子做匀速圆周运动．(3)当带电粒子所受合力大小与方向均变化时，将做非匀变速曲线运动．这类问题一般只能用能量关系来处理．静止匀速直线运动洛伦兹力3.带粒子在复合场中运动的几种情况分析带电粒子在复合场中的运动时，必须同时考虑各场的作用，全面正确地分析带电粒子的受力和运动特征，尤其是洛伦兹力会随粒子运动状态的改变而变化．二、带电粒子在复合场中运动的典型应用带电粒子在复合场中运动的重要应用，包括速度选择器、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计等．垂直qE＝qvB相同3．磁流体发电机(1)磁流体发电是一项

3、新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能．图8－3－3(2)根据左手定则，如图8－3－3中的B是发电机．(3)磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差U＝.正极Bvd电场力洛伦兹力图8－3－5同位素因此，只要知道q、B、L与U，就可计算出带电粒子的质量m.又因m∝L2，不同质量的同位素从不同处可得到分离，故质谱仪又是分离同位素的重要仪器．6．霍尔效应在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，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

4、图8－3－6出现了，这个现象称为霍尔效应．所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如图8－3－6所示．电势差1．如图8－3－7所示，在平行带电金属板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，质子、氘核、氚核沿平行于金属板方向以相同的动能射入两极板间，其中氘核沿直线运图8－3－7动，未发生偏转，质子和氚核发生偏转后射出，则：①偏向正极板的是质子；②偏向正极板的是氚核；③射出时动能最大的是质子；④射出时动能最大的是氚核．以上说法正确的是()A．①②B．②③C．③④D．①④解析：质子、氘核、氚核质量数和电荷数分别为11H,12H,13

5、H，由于它们的动能相同，故质子的速度大于氘核速度，氚核速度小于氘核速度，而氘核未发生偏转，则氚核偏向电场力方向，质子偏向洛伦兹力方向．故正确答案为D.答案：D答案：ABC3．如图8－3－9所示，虚线间空间内存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场，有一个带正电小球(电荷量为＋q，质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的是()图8－3－9答案：CD4．如图8－3－10所示，在长方形abcd区域内有正交的电磁场，ab＝bc/2＝L，一带电粒子从ad的中点

6、垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点P射出，若撤去磁场，则粒子图8－3－10从c点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计)()A．从b点射出B．从b、P间某点射出C．从a点射出D．从a、b间某点射出答案：C5．(2011·济南模拟)某塑料球成型机工作时，可以喷出速度v0＝10m/s的塑料小球，已知喷出小球的质量m＝1.0×10－4kg，并且在喷出时已带了q＝1.0×10－4C的负电荷，如图8－3－11所示，小球从喷口飞出后，先滑过长d＝1.5m的水平光滑的绝缘轨道，而后又经过半径R＝0.4m的圆弧形竖立

7、的光滑绝缘轨道，今在水平轨道上加上水平向右的电场强度为E的匀强电场，小球恰好从圆形轨道的最高点M处水平飞出；若再在圆形轨道区域加上垂直于纸面向里的匀强磁场，小球则恰好从圆形轨道上与圆心等高的N点脱离轨道落入放在地面上接地良好的金属容器内，g＝10m/s2，求：图8－3－11(1)所加电场的电场强度E；(2)所加磁场的磁感应强度B.带电粒子在分离的电场、磁场中的运动[师之说]1．带电粒子在匀强电场、匀强磁场中可能的运动性质在场强为E的匀强电场中在磁感应强度为B的匀强磁场中初速度为零做初速度为零的匀加速直线运动保持静

8、止初速度平行场线做匀变速直线运动做匀速直线运动初速度垂直场线做匀变速曲线运动(类平抛运动)做匀速圆周运动特点受恒力作用，做匀变速运动洛伦兹力不做功，动能不变2．“电偏转”和“磁偏转”的比较[关键一点](1)“电偏转”和“磁偏转”分别是利用电场和磁场对(运动)电荷的电场力和洛伦兹力的作用控制其运动方向和轨迹．(2)两类运动的受力情况和处理方法差别很大，要首先进行区别分析，再