帶電粒子在復合場中運動

1、.0906帶電粒子在復合場中運動2一、復合場復合場是指 、 和重力場并存，或其中某兩場并存，或分區(qū)域存在二、帶電粒子在復合場中的運動分類1靜止或勻速直線運動當帶電粒子在復合場中所受合外力為零時，將處于靜止狀態(tài)或做勻速直線運動2勻速圓周運動當帶電粒子所受的重力與 力大小相等，方向相反時，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強磁場的平面內做勻速圓周運動3較復雜的曲線運動當帶電粒子所受的合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上，粒子做非勻變速曲線運動，這時粒子運動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線三、帶電粒子在復合場中運動的應用實例速度選擇器(如圖所示)(1)平行板中電場強度E和磁感應強

2、度B互相 這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器(2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是：qEqvB，即v .【針對訓練】1在兩平行金屬板間，有如圖所示的互相正交的勻強電場和勻強磁場粒子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，恰好能沿直線勻速通過供下列各小題選擇的答案有A不偏轉 B向上偏轉C向下偏轉 D向紙內或紙外偏轉(1)若質子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，質子將_(2)若電子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，電子將_(3)若質子以大于v0的速度，沿垂直于勻強電場和勻強磁場的方向從兩板正中央射入，質

3、子將_(4)若增大勻強磁場的磁感應強度，其他條件不變，電子以速度v0沿垂直于電場和磁場的方向，從兩極正中央射入，電子將_2磁流體發(fā)電機(1)主要構造如圖所示(2)原理：等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負電的粒子，而從整體來說呈電中性)噴入磁場，正、負粒子在洛倫茲力的作用下發(fā)生上下偏轉而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢差，設A、B平行金屬板的面積為S，相距為L， 等離子體的電阻率為，噴入氣體速度為v，板間磁場的磁感強度為B，板外電阻為R，當?shù)入x子體勻速通過A、B板間時，A、B板上聚集的電荷最多，板間電勢差最大，相當于電源電動勢E，此時離子受力平衡：E場qqvB，E場vB，電動勢EE場L

4、BLv，電源內電阻r ，所以R中電流為 。3電磁流量計(1)如圖所示，一圓形導管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導電的液體流過導管(2)原理：導電液體中的自由電荷(正、負離子)在洛倫茲力作用下橫向偏轉，a、b間出現(xiàn)電勢差，形成電場當自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時，a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定液體的流量Q為 。 四、“磁偏轉”和“電偏轉”的差別 電偏轉磁偏轉偏轉條件帶電粒子以vE進入勻強電場帶電粒子以vB進入勻強磁場受力情況只受恒定的電場力只受大小恒定的洛倫茲力運動情況類平拋運動勻速圓周運動運動軌跡拋物線圓弧物理規(guī)律類平拋知識、牛頓第二定律牛頓第二定律、向心力公式基本公式做功情

5、況電場力既改變速度方向，也改變速度的大小，對電荷要做功洛倫茲力只改變速度方向，不改變速度的大小，對電荷永不做功物理圖象  【典型例題】【例1】(2010·山東淄博調研)在xOy平面內，第象限內的直線OM是電場與磁場的邊界，OM與y軸負方向成45°角在x<0且OM的左側空間存在著沿x軸負方向的勻強電場E，場強大小為0.32 N/C，在y<0且OM的右側空間存在著垂直紙面向里的勻強磁場B，磁感應強度大小為0.10 T，如圖所示，不計重力的帶負電的微粒，從坐標原點O沿y軸負方向以v02.0×103 m/s的初速度進入磁場，已知微粒的帶電荷

6、量為q5.0×1018 C，質量為m1.0×1024 kg，求：(1)帶電微粒第一次經(jīng)過磁場邊界點的位置坐標；(2)帶電微粒在磁場區(qū)域運動的總時間；(3)帶電微粒最終離開電、磁場區(qū)域點的位置坐標(保留兩位有效數(shù)字)【變式訓練】11 如圖所示，一帶電粒子以某一速度v0在豎直平面內做直線運動，經(jīng)過一段時間后進入一垂直于紙面向里、磁感應強度為B的圓形勻強磁場區(qū)域(圖中未畫出磁場區(qū)域)，粒子飛出磁場后垂直電場方向進入寬為L的勻強電場區(qū)域，已知電場強度大小為E，方向豎直向上，當粒子穿出電場時速度大小變?yōu)樵瓉淼谋?，粒子穿出電場后進入寬度為d的勻強磁場區(qū)域，磁場方向向外，大小為B，已知帶

7、電粒子的質量為m，電量為q，重力不計粒子進入磁場時的速度如圖所示與水平方向成60°角，求：(1)粒子電性？帶電粒子在磁場區(qū)域中運動的速度v0多大？(2)圓形磁場區(qū)域的最小面積S多大？(3)若使粒子能返回電場，磁場區(qū)域的寬度d至少多大？【例2】 如圖所示，空間內存在水平向右的勻強電場，在虛線MN的右側有垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場，一質量為m、帶電荷量為q的小顆粒自A點由靜止開始運動，剛好沿直線運動至光滑絕緣的水平面C點，與水平面碰撞的瞬間小顆粒的豎直分速度立即減為零，而水平分速度不變，小顆粒運動至D處剛好離開水平面，然后沿圖示曲線DP軌跡運動，AC與水平面夾角30°

8、;，重力加速度為g，求：(1)勻強電場的場強E；(2)AD之間的水平距離d；(3)已知小顆粒在軌跡DP上某處的最大速度為vm，該處軌跡的曲率半徑是距水平面高度的k倍，則該處的高度為多大？【變式訓練】21如圖所示，質量為2 g的小球，帶有1×103 C負電荷，靜置于水平絕緣桌面MN上的P點，P距桌面右端點N的距離為0.5 m，小球與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)為0.1，桌面MN距水平面OO的高度為1.2 m過N點的豎直虛線右側存在互相正交的勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向下，場強E20 N/C，磁場方向水平向里，磁感應強度B2.5 T現(xiàn)突然在桌面正上方加一場強也為E，方向水平向左的勻強電

9、場，使小球沿MN運動，最終落到水平面OO上g取10 m/s2，求：(1)小球從P點到剛落到水平面OO所需的時間；(2)小球從P點到剛落到水平面OO的運動過程中，機械能和電勢能的改變量各是多少？【隨堂練習】1如圖所示，空間存在一勻強磁場B(方向垂直紙面向里)和一電荷量為Q的點電荷的電場，一帶電粒子q(不計重力)以初速度v0從某處垂直于電場、磁場入射，初位置到點電荷Q的距離為r，則粒子在電、磁場中的運動軌跡可能是()A沿初速度v0方向的直線B以點電荷Q為圓心，以r為半徑，在紙面內的圓C初階段在紙面內向右偏的曲線D初階段在紙面內向左偏的曲線2如圖所示，界面PQ與水平地面之間有一個正交的勻強磁場B和勻

10、強電場E，在PQ上方有一個帶正電的小球A自O靜止開始下落，穿過電場和磁場到達地面設空氣阻力不計，下列說法中正確的是()A在復合場中，小球做勻變速曲線運動B在復合場中，小球下落過程中的電勢能減小C小球從靜止開始下落到水平地面時的動能等于其電勢能和重力勢能的減少量總和D若其他條件不變，僅增大磁感應強度，小球從原來位置下落到水平地面時的動能不變3如圖所示，豎直平面xOy內存在水平向右的勻強電場，場強大小E10 N/C，在y0的區(qū)域內還存在垂直于坐標平面向里的勻強磁場，磁感應強度大小B0.5 T一帶電量q0.2 C、質量m0.4 kg的小球由長l0.4 m的細線懸掛于P點，小球可視為質點，現(xiàn)將小球拉至

11、水平位置A無初速釋放，小球運動到懸點P正下方的坐標原點O時，懸線突然斷裂，此后小球又恰好能通過O點正下方的N點(g10 m/s2)求：(1)小球運動到O點時的速度大??；(2)懸線斷裂前瞬間拉力的大??；(3)ON間的距離4如圖所示，平行于直角坐標系y軸的PQ是用特殊材料制成的，只能讓垂直打到PQ界面上的電子通過其左側有一直角三角形區(qū)域，分布著方向垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場，其右側有豎直向上場強為E的勻強電場現(xiàn)有速率不同的電子在紙面上從坐標原點O沿不同方向射到三角形區(qū)域，不考慮電子間的相互作用已知電子的電量為e，質量為m，在OAC中，OAa，60°.求：(1)能通過PQ界面的電子所具有的最大速度是多少；(2)在PQ右側x軸上什么范圍內能接收到電子5.(2009·重慶，25)如圖所示，離子源A產(chǎn)生的初速度為零、帶電荷量均為e、質量不同的正離子被電壓為U0的加速電場加速后勻速通過準直管，垂直射入勻強偏轉電場，偏轉后通過極板HM上的小孔S離開電場，經(jīng)過一段