-带电粒子在复合场中的运动详解.ppt

盲点误区　寻根化　补充短板　提技能 误区反思　感悟提高 典型问题　模型化　重点突破　学方法 题型归类　深度剖析 第*页 必考部分 选修3-1 名师一号高考总复习模块新课标 新课标版物理 第*页 选修3-1 第八章 第三讲 名师一号高考总复习模块新课标 新课标版物理 回扣教材 自主学习 题型归类 深度剖析 误区反思 感悟提高 考点梳理　习题化　厚积薄发　抓基础 回扣教材　自主学习 第*页 必考部分 选修3-1 名师一号高考总复习模块新课标 新课标版物理 第*页 选修3-1 第八章 第三讲 名师一号高考总复习模块新课标 新课标版物理 考源教学资源网 考源教学资源网 必考部分修第章磁场第三讲 带电粒子在复合场中的运动 一、复合场 1．定义：复合场是指、、并存，或其中某两种场并存的场．带电粒子在这些复合场中运动时，必须同时考虑电场力、洛伦兹力和重力的作用或其中某两种力的作用，因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要． 电场 磁场 重力场 2．带电粒子在磁场中运动的几种情况． (1)当带电粒子所受合力为零时，将处于或状态． (2)当带电粒子做匀速圆周运动时，提供向心力，其余各力的合力必为零． (3)当带电粒子所受合力大小与方向均变化时，将做非匀变速曲线运动．这类问题一般只能用能量关系来处理． 静止 匀速直线运动 洛伦兹力 二、带电粒子在复合场中运动的典型应用 带电粒子在复合场中的重要应用，包括速度选择器、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计等． 1．速度选择器(如图8－3－1所示)． 图8－3－1 (1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相．这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器． (2)带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器的条件是 ，即v＝. 图8－3－2 垂直 qE＝qvB 2．回旋加速器． (1)基本构造：回旋加速器的核心部分是放置在磁场中的两个D形的金属扁盒(如图8－3－2所示)，D型盒放在真空容器中．其基本组成为： 粒子源，两个D形金属盒，匀强磁场，高频电源，粒子引出装置． (2)工作原理． 电场加速qU＝ΔEk. 磁场约束偏转qBv＝m，v＝r. ③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，即T电场＝T回旋＝. 相同 3．磁流体发电机． (1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把直接转化为． 图8－3－3 磁场能 电能 (2)根据左手定则，如图8－3－3中的B是发电机的． (3)磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差U＝ . 正极 Bvd 4．电磁流量计． 图8－3－4 工作原理：如图8－3－4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．当自由电荷所受的和平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，即：qvB＝qE＝q，所以v＝，因此液体流量Q＝Sv＝·＝. 电场力 洛伦兹力 5．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8－3－5所示，离子源A产生质量为m、电荷量为q的正离子(所受重力不计)．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，经过半个周期到达记录它的照相底片D上， 测得它在D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. 图8－3－5 又因mL2，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． 6．霍尔效应． 图8－3－6 工作原理：如图8－3－6所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U＝k，式中的比例系数k称为霍尔系数．霍尔效应可解释为：外部磁场的洛伦兹力使运动的负电荷聚集在导体板中的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力．当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差． 考点一 带电粒子在复合场中运动 1. 图8－3－7 (多选题)地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直于纸面向里．一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动．由此可以判断(　　) A．如果油滴带正电，它是从M点运动到N点 B．如果油滴带正电