带电粒子在复合场中的运动通用课件.pptVIP

第4课时带电粒子在复合场中的运动考点自清一、复合场复合场是指电场、磁场和重力场并存,或其中某两场并存,或分区域存在.二、带电粒子在复合场中的运动分类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,将处静止匀速直线运动于状态或做.

2.匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小相等,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.3.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,且非匀与初速度方向不在同一条直线上,粒子做变速曲线运动,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.点拨研究带电粒子在复合场中的运动时,首先要明确各种不同力的性质和特点;其次要正确地画出其运动轨迹,再选择恰当的规律求解.

三、电场磁场分区域应用实例1.电视显像管电视显像管是应用电子束磁偏转(填“电偏转”或“磁偏转”)的原理来工作的,使电子束偏转的磁场(填“电场”或“磁场”)是由两对偏转线圈产生的.显像管工作时,由阴极发射电子束,利用磁场来使电子束偏转,实现电视技术中的扫描,使整个荧光屏都在发光.2.质谱仪(1)构造:如图1所示,由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成.

图1(2)原理:粒子由静止被加速电场加速,根据动能定理可得关系式①

粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转,做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律得关系式②由①②两式可得出需要研究的物理量,如粒子轨道半径、粒子质量、比荷.r=,m=,=.

四、电场磁场同区域并存应用实例1.速度选择器如图2所示,平行板中电场强度E的方向和磁感应强度B的方向互相垂直,这种装置能把具有一定速度的粒子选图2择出来,所以叫做速度选择器.带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器的条件是qE=qvB,即v=.

2.磁流体发电机根据左手定则,如图3中的B板是发电机的正极.磁流体发电机两极板间的距离为d,等离子体速度为v,磁场磁感应强度为B,则两极板间能达到的最大电势差U=dvB.图3

3.电磁流量计工作原理:如图4所示,圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,导电液体在管中向左流动,导电液体中的自由电荷(正、负离子),在洛伦兹力的作用下横向偏转,a、b间出现电势差,形成电场,当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时,a、b间的电势差就保持稳定,即qvB=qE=q,所以v=此液体流量Q=Sv=,因图4.·

4.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出现了电势差,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5所示.图5名师点拨理解带电粒子在复合场中运动的这几个实例时,一定要从其共性qE=qvB出发.

热点聚焦热点一磁偏转与电偏转的区别磁偏转电偏转v垂直B时,F=qvB,B无论v是否与E受力特征v不垂直于B时,FB=垂直,F=qE,EqvBsinα,F为变BFE为恒力力,只改变v方向圆周运动类平抛运动v=v,v=T=,运动规律x0yR=x=vt,y=0

因做类平抛运动,界粒子所能偏在相等的时间内若没有磁场边偏转,转的角度不受情况偏转的角度往往限制不等动能变化动能不断增大且动能不变增大得越来越快

特别提示(1)电偏转和磁偏转分别是利用电场和磁场对(运动)电荷产生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,再根据具体情况处理.

热点二带电粒子在复合场中运动的分类1.带电粒子在复合场中无约束情况下的运动(1)磁场力、重力并存①若重力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动.②若重力和洛伦兹力不平衡,则带电体将做复杂曲线运动,因F不做功,故机械能守恒,由此可求洛解问题.(2)电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子)①若电场力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动.

②若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电体做复杂曲线运动,因F不做功,可用动能定理求解问题.洛(3)电场力、磁场力、重力并存①若三力平衡,一定做匀速直线运动.②若重力与电场力平衡,一定做匀速圆周运动.③若合力不为零且与速度方向不垂直,做复杂的曲线运动,因F不做功,可用能量守恒或动能定洛理求解问题.2.带电粒子在复合场中有约束情况下的运动带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下,常见的运动形式有直线运动和

圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况,并注意洛伦兹力不做功的特点,用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果.3