高二物理带电粒子在电场中的运动二 鲁教版

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1、高二物理带电粒子在电场中的运动二鲁教版一.本周教学内容：带电粒子在电场中的运动（二）1、带电粒子在复合场中无约束情况下的运动性质（1）当带电粒子所受合外力为零时，将做匀速直线运动或处于静止状态，合外力恒定且与初速同向时做匀变速直线运动，常见情况有：①洛伦兹力为零（即v与B平行），重力与电场力平衡，做匀速直线运动，或重力与电场力的合力恒定做匀变速运动。②洛伦兹力f与速度v垂直，且与重力和电场力的合力（或其中一种力）平衡，做匀速直线运动。（2）当带电粒子所受合外力充当向心力，带电粒子做匀速圆周运动，由于通常情况下，重力和电场力为恒力，故不能充当向心力，所以一般情况下是重力恰好与电场力相

2、平衡，洛仑兹力充当向心力。（3）当带电微粒所受的合力的大小、方向均是不断变化的，则粒子将做非匀变速的曲线运动。2、带电粒子在复合场中有约束情况下的运动带电粒子所受约束，通常有面、杆、绳、圆轨道等，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此类问题应注意分析洛伦兹力所起的作用。3、带电粒子在交变场中的运动带电粒子在不同场中的运动性质可能不同，可分别进行讨论，粒子在不同场中的运动的联系点是速度，因为速度不能突变，在前一个场中运动的末速度，就是后一个场中运动的初速度。4、带电粒子在复合场中直线运动（1）带电粒子所受合外力为零时，做匀速直线运动，处理这类问题，应根据受力平衡列方程求解。（2）带电

3、粒子所受合外力恒定，且与初速度在一条直线上，粒子将做匀变速直线运动，处理这类问题，根据洛伦兹力不做功的特点，选用牛顿第二定律、动量定理、动能定理、能量守恒等规律列方程求解。5、带电粒子在复合场中的曲线运动（1）当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向时，洛仑兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，处理这类问题，往往同时应用牛顿第二定律、动能定理列方程求解。（2）当带电粒子所受的合外力是变力，是与初速度方向不在同一直线上时，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，一般处理这类问题，选用动能定理或能量守恒列方程求解。（3）由于带电粒子在复

4、合场中受力情况复杂运动情况多变，往往出现临界问题，这时应以题目中的“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其他方程联立求解。6、带电粒子垂直射入E和B正交的叠加场如下图所示：速度选择器（1）粒子的受力特点：电场力（F）与洛伦兹力（f）方向相反。（2）粒子匀速通过选择器的条件：带电粒子从小孔水平射入，匀速通过叠加场，并从小孔水平射出，从不同的角度看有三种等效的条件。①从力的角度看，电场力与洛伦兹力平衡，即②从速度的角度看，的大小等于E与B的比值，即③从功的角度看，电场力对粒子不做功，即（3）使粒子匀速通过选择器的两种途径：①当一定时，调

5、节E和B的大小。②当E和B一定时，调节加速电压（U）的大小，根据功能关系和匀速运动条件，有所以，加速电压应为7、磁流体发电机如下图（1）电动势的计算：设两极板间距为d，根据两板电势差达到最大值的条件，得所以，磁流体发电机的电动势为这一结果，也可以利用等效方法一下看出：等离子体穿过发电通道，相当于有效长度为d的导体垂直切割磁力线，根据感应电动势公式得。（2）发电通道两端的压强差的计算：设负载电阻为R，电源内阻不计，通道横截面为边长等于d的正方形，且入口处压强为，出口处压强为；当开关K闭合后，发电机的电功率为（1）根据能的转化和守恒定律（2）所以，通道两端压强差为8、质谱仪质谱仪主要用

6、于分析同位素，测定其质量，荷质比和含量比，下图为一种常用的质谱仪，由离子源（O）、加速电场（U）、速度选择器（E、）和偏转磁场（）组成。（1）同位素荷质比和质量的测定粒子通过加速电场，根据功能关系，有（1）粒子通过速度选择器，根据匀速运动条件，有（2）若测出粒子在回旋磁场的轨道直径为d，则又有（3）所以，同位素的荷质比和质量分别为（2）同位素种数和含量比的确定，不同荷质比的同位素离子，打在核乳胶片上的位置不同（∝）。所以，根据胶片上谱线的条数和强弱，就可确定同位素的种数和含量的多少。9、回旋加速器回旋加速器的工作原理如下图所示，设离子源中放出的是带正电的粒子，带正电的粒子以一定的初

7、速度进入下方D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，运行半周后回到窄缝的边缘，这时在间加一向上的电场，粒子将在电场作用下被加速，速率由变为，然后粒子在上方D形盒的匀强磁场中做圆周运动，经过半个周期后到达窄缝的边缘，这时在间加一向下的电场，使粒子又一次得到加速，速率变为，这样使带电粒子每通过窄缝时被加速，又通过盒内磁场的作用使粒子回旋到窄缝，通过反复加速使粒子达到很高的能量。带电粒子在磁场中运动的半径为，所以粒子被加速后回旋半径一次比一次增大；而带电粒子在磁场中运动的周期，所