高考物理带电粒子在复合场中地运动知识归纳

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1、带电粒子在复合场中的运动基础知识归纳1.复合场复合场是指　电场　、　磁场　和　重力场　并存，或其中两场并存，或分区域存在，分析方法和力学问题的分析方法基本相同，不同之处是多了电场力和磁场力，分析方法除了力学三大观点(动力学、动量、能量)外，还应注意：(1)　洛伦兹力　永不做功.(2)　重力　和　电场力　做功与路径　无关　，只由初末位置决定.还有因洛伦兹力随速度而变化，洛伦兹力的变化导致粒子所受　合力　变化，从而加速度变化，使粒子做　变加速　运动.2.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　

2、做匀速直线运动　或处于　静止　，合外力恒定且与初速度同向时做匀变速直线运动，常见情况有：①洛伦兹力为零(v与B平行)，重力与电场力平衡，做匀速直线运动，或重力与电场力合力恒定，做匀变速直线运动.②洛伦兹力与速度垂直，且与重力和电场力的合力平衡，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　时，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平衡，洛伦兹力充当向心力.杭州家教网http://www.hzwlx.cn(3)当带电粒子所受合外力的大小、方向均不

3、断变化时，粒子将做非匀变速的　曲线运动　.3.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.4.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.5.带电粒子在复合场中运动的实际应用(1)质谱仪①用途：质谱仪是一种测量带电粒子质量和分离同位素的仪器.②原理：如图所示，离子源S产

4、生质量为m，电荷量为q的正离子(重力不计)，离子出来时速度很小(可忽略不计)，经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，经过半个周期而达到记录它的照相底片P上，测得它在P上的位置到入口处的距离为L，则qU＝mv2－0；qBv＝m；L＝2r联立求解得m＝，因此，只要知道q、B、L与U，就可计算出带电粒子的质量m，若q也未知，则又因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.(2)回旋加速器杭州家教网http://www.hzwlx.cn①组成：两个D形盒、大型电磁铁

5、、高频振荡交变电压，D型盒间可形成电压U.②作用：加速微观带电粒子.③原理：a.电场加速qU＝ΔEkb.磁场约束偏转qBv＝m，r＝∝vc.加速条件，高频电源的周期与带电粒子在D形盒中运动的周期相同，即T电场＝T回旋＝带电粒子在D形盒内沿螺旋线轨道逐渐趋于盒的边缘，达到预期的速率后，用特殊装置把它们引出.④要点深化a.将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾相连起来可等效为一个初速度为零的匀加速直线运动.b.带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，所以各回旋半径之比为1∶∶∶…c.对于同一回旋加速器，其粒子回旋的最大半径是相同

6、的.d.若已知最大能量为Ekm，则回旋次数n＝e.最大动能：Ekm＝f.粒子在回旋加速器内的运动时间：t＝(3)速度选择器①原理：如图所示，由于所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的正粒子组成的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中，已知电场强度为B杭州家教网http://www.hzwlx.cn，方向垂直于纸面向里，若粒子运动轨迹不发生偏转(重力不计)，必须满足平衡条件：qBv＝qE，故v＝，这样就把满足v＝的粒子从速度选择器中选择出来了.②特点：a.速度选择器只选择速度(大小、方向)而不选择粒子的质量和

7、电荷量，如上图中若从右侧入射则不能穿过场区.b.速度选择器B、E、v三个物理量的大小、方向互相约束，以保证粒子受到的电场力和洛伦兹力等大、反向，如上图中只改变磁场B的方向，粒子将向下偏转.c.v′>v＝时，则qBv′>qE，粒子向上偏转；当v′

8、正、负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差，形成电场.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.由Bqv＝Eq＝q，可得v＝液体流量Q＝Sv＝·＝(5)霍尔效应如图所示，高为h、宽为d的导体置于匀强磁场B杭州家教网http://www.h