高三復(fù)習(xí)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題課件

例1、如圖所示，一個(gè)帶電粒子兩次以同樣的垂直于場(chǎng)線的初速度v0分別穿越勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，場(chǎng)區(qū)的寬度均為L(zhǎng)偏轉(zhuǎn)角度均為α，求E∶B

αα注:在電場(chǎng)中射出速度方向的反向延長(zhǎng)線過中點(diǎn)，但在磁場(chǎng)中不成立。1、電場(chǎng)區(qū)和磁場(chǎng)區(qū)相互獨(dú)立例2、如圖所示，套在很長(zhǎng)的絕緣直棒上的小球，質(zhì)量為m，帶電量為+q，小球可在直棒上滑動(dòng)，將此棒豎直放在互相垂直，且沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，小球與棒的動(dòng)摩擦因素為μ，求：小球由靜止沿棒下落的最大加速度和最大速度（設(shè)小球電量不變）2、電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存同一區(qū)域EB若電場(chǎng)方向水平向左呢?1、速度選擇器（1）一個(gè)正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)組成速度選擇器。（2）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(shuō)沿直線）通過速度選擇器。否則將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。即有確定的入口和出口。（3）這個(gè)結(jié)論與粒子帶何種電荷、電荷多少都無(wú)關(guān)。＋＋＋＋＋＋＋－－－－―――v幾種常見的應(yīng)用1、質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀的主要作用：測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量和分

析同位素這就是丹普斯特(Dempster)設(shè)計(jì)的質(zhì)譜儀的原理。測(cè)定帶電粒子質(zhì)量的儀器mv2/2=qU(1)

mv2/R=qvB(2)

m=qB2R2／2U。(3)如果B、U和q是已知的，測(cè)出R后就可由(3)式算出帶電粒子的質(zhì)量。班布瑞基(Bainbridge)設(shè)計(jì)的質(zhì)譜儀的原理eE=evBR=mv/qBm=qBR/v如果B、V和q是已知的，測(cè)出R后就可算出帶電粒子的質(zhì)量。例題4、如圖為處于真空室內(nèi)的回旋加速器示意圖，質(zhì)量為m，帶電量為q的帶電粒子，剛進(jìn)入兩D形盒間隙時(shí)速度可忽略不計(jì)，D形盒間隙中加有電壓為U的同步交變電壓，能使帶電粒子每經(jīng)過D形盒的間隙就被加速一次，兩D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)使粒子在盒內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最后達(dá)到較大的動(dòng)能后從外側(cè)出口處被引出進(jìn)行科學(xué)如圖實(shí)驗(yàn)。若D形盒的半徑為R，垂直D形盒的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，粒子所受重力忽略不計(jì)，粒子經(jīng)過D形盒間隙的時(shí)間不計(jì)，求：（1）帶電粒子被引出時(shí)的動(dòng)能為多大？（2）帶電粒子在加速器中被加速的次數(shù)及時(shí)間。（1）帶電粒子在回旋加速器內(nèi)運(yùn)動(dòng)，決定其最終能量的因素Ek=粒子獲得的能量與回旋加速器的直徑有關(guān)，直徑越大，粒子獲得的能量就越大。（4）帶電粒子在回旋加速器內(nèi)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間時(shí)間t=nT=.=（3）帶電粒子在D形金屬盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是不等距分布的粒子第一次進(jìn)入D形金屬盒Ⅱ，被電場(chǎng)加速1次，以后每次進(jìn)入D形金屬盒Ⅱ都要被電場(chǎng)加速2次。粒子第n次進(jìn)入D形金屬盒Ⅱ時(shí)，已經(jīng)被加速（2n-1）次。帶電粒子在D形金屬盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道是不等距分布的，越靠近D形金屬盒的邊緣，相鄰兩軌道的間距越小。例5、如圖所示的磁流體發(fā)電機(jī)，已知橫截面積為矩形的管道長(zhǎng)為l，寬為a,高為b，上下兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，前后兩個(gè)側(cè)面是電阻可忽略的導(dǎo)體，分別與負(fù)載電阻R的一端相連，整個(gè)裝置放在垂直于上、下兩個(gè)側(cè)面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。含有正、負(fù)帶電粒子的電離氣體持續(xù)勻速地流經(jīng)管道，假設(shè)橫截面積上各點(diǎn)流速相同，已知流速與電離氣體所受的摩擦力成正比，且無(wú)論有無(wú)磁場(chǎng)存在時(shí)，都維持管兩端電離氣體的壓強(qiáng)差為P。如果無(wú)磁場(chǎng)存在時(shí)電離氣體的流速為v0，那么有磁場(chǎng)存在時(shí)，此磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E的大小是多少？已知電離氣體的平均電阻率為ρ。albvBR解：無(wú)磁場(chǎng)由電離氣體勻速壓力等于摩擦力。即

Pab=f=KVo

有磁場(chǎng)時(shí)，內(nèi)部導(dǎo)電氣體受安培力向左且F=BIa

水平方向受力平衡：

Pab-BIa=Kv

∴V=Vo（1-BI/Pb）……①

又由全電路歐姆定律

ε=I（R+ρa(bǔ)/bl）……②

豎直方向受力平衡：

qε/a=qvB

∴ε=Bav……③

由上三式可得：albvBR5、電磁流量計(jì)Bqv=Eq=qu/d得v=U/Bd流量：Q=Sv=πdU/4B流體為：導(dǎo)電液體目的：測(cè)流量d··ba×××××××××××××××導(dǎo)電液體若管道為其他形狀，如矩形又如何呢?例7、一種測(cè)量血管中血流速度的儀器原理如圖所示，在動(dòng)脈血管的左右兩側(cè)加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表。設(shè)血管的直徑是d，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，電壓表測(cè)出的電壓為U，則血流速度大小為多少？流量為多少？由Eq=Bqv得：E=BVU=Ed=BVd得：V=U/Bd流量：Q=SV=πdU/4B練習(xí)1、在兩平行金屬板間有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向射入場(chǎng)中，射出時(shí)粒子的動(dòng)能減少了，為了使粒子射出時(shí)動(dòng)能增加，在不計(jì)重力的情況下，可采取的辦法是：（）A.增大粒子射入時(shí)的速度B.減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.增大電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度D.改變粒子的帶電性質(zhì)

BC練習(xí)2、

如圖所示，水平放置的兩個(gè)平行金屬板MN、PQ間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。MN板帶正電，PQ板帶負(fù)電，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。一帶電微粒只在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下，從I點(diǎn)由靜止開始沿曲線IJK運(yùn)動(dòng)，到達(dá)K點(diǎn)時(shí)速度為零，J是曲線上離MN板最遠(yuǎn)的點(diǎn)。有以下幾種說(shuō)法：①在I點(diǎn)和K點(diǎn)的加速度大小相等，方向相同②在I點(diǎn)和K點(diǎn)的加速度大小相等，方向不同③在J點(diǎn)微粒受到的電場(chǎng)力小于洛倫茲力④在J點(diǎn)微粒受到的電場(chǎng)力等于洛倫茲力其中正確的是（）

A.①③ B.②④ C.②③ D.①④

A練習(xí)4、熱電子由陰極飛出時(shí)的初速忽略不計(jì)，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0。電容器板長(zhǎng)和板間距離均為L(zhǎng)=10cm，下極板接地。電容器右端到熒光屏的距離