電荷在復(fù)合場中的運動 完整版PPT

1、1.速度選擇器第三節(jié) 帶電粒子在復(fù)合場中的運動vqvB=Eq 正交的勻強磁場和勻強電場組成速度選擇器。帶電粒子必須以唯一確定的速度（包括大小、方向）才能勻速（或者說沿直線）通過速度選擇器。否則將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這個速度的大小可以由洛倫茲力和電場力的平衡得出 這個結(jié)論與離子帶何種電荷、電荷多少都無關(guān)。 若速度小于這一速度，電場力將大于洛倫茲力，帶電粒子向電場力方向偏轉(zhuǎn)，電場力做正功，動能將增大，洛倫茲力也將增大，粒子的軌跡既不是拋物線，也不是圓，而是一條復(fù)雜曲線；若大于這一速度，將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，電場力將做負功，動能將減小，洛倫茲力也將減小，軌跡是一條復(fù)雜曲線。 例1. 某帶電粒子從圖中速度選擇器

2、左端由中點O以速度v0向右射去，從右端中心a下方的b點以速度v1射出；若增大磁感應(yīng)強度B，該粒子將打到a點上方的c點，且有ac=ab，則該粒子帶_電；第二次射出時的速度為_。v0abco正 例2. 如圖所示，一個帶電粒子兩次以同樣的垂直于場線的初速度v0分別穿越勻強電場區(qū)和勻強磁場區(qū)， 場區(qū)的寬度均為L偏轉(zhuǎn)角度均為，求EBLBEv0穿過磁場時 2.帶電微粒在重力、電場力、磁場力共同作用下的運動 帶電微粒在三個場共同作用下做勻速圓周運動。必然是電場力和重力平衡，而洛倫茲力充當(dāng)向心力。 例3. 一個帶電微粒在圖示的正交勻強電場和勻強磁場中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動。則該帶電微粒必然帶_，旋轉(zhuǎn)方向為_

3、。若已知圓半徑為r，電場強度為E磁感應(yīng)強度為B，則線速度為_。B E負電逆時針 例4. 質(zhì)量為m帶電量為q的小球套在豎直放置的絕緣桿上，球與桿間的動摩擦因數(shù)為。勻強電場和勻強磁場的方向如圖所示，電場強度為E，磁感應(yīng)強度為B。小球由靜止釋放后沿桿下滑。設(shè)桿足夠長，電場和磁場也足夠大， 求運動過程中小球的最大加速度和最大速度。v aEqmgN fvmqvB Eq N fmg 解: 最大加速度時qBv=qE,N=0,則f=0,最大加速度am=g.EB 例5如圖所示，質(zhì)量均為0.02kg的小球 a、b，球b置于水平桌面的右邊緣 P上（但不落下），帶有0.1C的正電荷. a球從半徑為 R0.8m的l/4

4、光滑圓弧頂端由靜止?jié)L下，到 M點進人水平桌MP，其中 MN段長 2.0m，是粗糙的，動摩擦因數(shù)=0.1。NP段光滑。當(dāng)a到達P點時與b正碰，并粘合在一起進人互相正交的電磁場區(qū)域內(nèi)，勻強電場方向豎直向上，勻強磁場方向水平指向讀者?；⌒翁摼€PH是ab粘合體在電磁場中的運動軌跡,且有PQ=QH. 設(shè)電場強度大小 E =4.0N/C，磁感應(yīng)強度的大小B0.5T。g取l0m/s2，試求： (1) a,b粘合體在電磁場中運動的時間；（2）水平桌面的高度;（3）在整個運動過程中,a、b系統(tǒng)的機械能損失了多少？ 例6 例7. 如圖所示，下端封閉、上端開口、高 h= 5m內(nèi)壁光滑的細玻璃管豎直放置，管底有一質(zhì)量

5、m=10g、電荷量 q=0.2C的小球。整個裝置以v=5m/s的水平速度沿垂直于磁場方向進入B= 0.2T、方向水平的勻強磁場，由于外力的作用，玻璃管在磁場中的速度保持不變，最終小球從上端口飛出，取g=10m/s2。求：（1）小球的電性；（2）小球在管中運動的時間；（3）小球在管中運動的過程中增加的機械能。 例8如圖所示，靜止在負極板附近的帶負電的微粒m1、在MN間突然加上電場時開始運動，m1水平勻速地擊中速度為零的中性微粒m2后粘合在一起恰好沿一段圓弧運動落在N極板上，若m1=9.995107 kg,電荷量q=108 C，電場強度E=103 V/m，磁感應(yīng)強度B=0.5 T,求m1擊中m2時

6、的高度，m1擊中m2前的瞬時速度,m2的質(zhì)量及m1和m2粘合體做圓弧運動的半徑. 3.回旋加速器的原理UB 演 示 UAABBA1A1B1B1+ 思考題1.為什么帶電粒子在D形盒內(nèi)運動的半徑越來越大? 答:因為電場對粒子的加速使粒子的速度增大,根據(jù)R=mv/qB可知,其運動半徑隨運動的速度增大而增大. 思考題2. 帶電粒子在D形盒內(nèi)做圓周運動的周期隨半徑的增大會不會發(fā)生變化? 思考題3. 帶電粒子在D形盒內(nèi)做圓周運動的周期與兩D形盒所連接的高頻交流電源的周期有什么關(guān)系? 答: 因為帶電粒子在磁場中每運動半周加速一次,加在兩D形盒間的電壓要與帶電粒子的運動同步,所以帶電粒子運動的周期與高頻交流電源的頻率相等. 思考題4. 帶電粒子的最高能量與哪些因素有關(guān)？ 例1解： 例題: 如圖所示是質(zhì)譜儀的原理圖，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，然后穿過小孔S2和