高三物理一轮复习复合场浅析.ppt

作业5、作业7 * 例三.长为L的水平极板间,有垂直纸面向内的匀强磁场,如图,磁感强度为B,板间距离也为L,板不带电,现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力）,从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是： A.使粒子的速度vBqL/4m； B.使粒子的速度v5BqL/4m； C.使粒子的速度vBqL/m； D.使粒子速度BqL/4mv5BqL/4m 一、有界磁场中的极值问题 二、多解问题 小结： 1、找圆心、求半径、画轨迹 找圆心的方法 （1）已知入射方向和出射点的位置：通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。 （2）已知两个速度方向：可找到两条半径，其交点是圆心。 B v0 e 30° d v0 v0 v0 2、极值的求解 两种情况 （1）速度方向一定，大小可变化 半径由小到大变化过程 （2）速度大小一定、方向可变化 1、粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q／m； 2、此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围； 3、从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间。 b · · · · · · · · O a · · · 三、多解问题 1、B的方向多向性 2、速度大小方向不确定性 3、电荷正负不确定性 4、运动的周期性 带电粒子在复合场中的运动 一、速度选择器 三、磁流体发电机 二、霍尔元件 四、电磁流量计 五、回旋加速器 复合场受力分析 是否考虑重力 各力变化特点 重力不随运动情况的变化而变化 匀强电场中电场力不随运动情况的变化而变化 洛仑兹力随运动情况的变化而变化 一、速度选择器 例题1.如图所示,磁感应强度为B,电场强度为E.一束质量为m.带电量为+q的粒子,从两平行带电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度V0飞入场区,这时粒子恰能沿直线穿过场区(不计重力),则E和B的关系如何? 讨论：(1)若带电量为+2q，其它条件不变，则粒子运动轨迹如何？ (2)若粒子带电量为－q，则粒子运动轨迹如何？ (3)若粒子从右侧，以V0水平进入正交的电磁场，粒子能否作匀速直线运动？ 小结（1）磁场方向、极板极性、粒子射入方向必须满足一定条件 （2）和粒子电性、电量大小无关 (3)同时也选择了速度的方向 如图所示为一电磁流量计的示意图，截面为正方形的非磁性管，其边长为d，内有导电液体流动，在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B．现测得液体a、b两点间的电势差为U，求管内导电液体的流量Q为多少？ 分析：流量指单位时间内流过某一横截面的液体的体积 导电液体是指液体内含有正、负离子．在匀强磁场中，导电液体内的正、负离子在洛仑兹力作用下分别向下、上偏转，使管中上部聚积负电荷，下部聚积正电荷．从而在管内建立起一个方向向上的匀强电场，其场强随聚积电荷的增高而加强．后面流入的离子同时受到方向相反的洛仑兹力和电场力作用．当电场增强到使离子所受二力平衡时，此后的离子不再偏移，管上、下聚积电荷不再增加,a、b两点电势差达到稳定值U，可以计算出流量Q． 解：设液体中离子的带电量为q， 所以流量 Q=V/t=LS/t=vS=vd2=dU/B 二、电磁流量计 ∵Bqv=qU/ d ∴ v=U/Bd 如图示为实验用磁流体发电机，两极板间距 d=20cm，磁场的磁感应强度B=5T，若接入“200V、100W”的灯泡，恰好正常发光，不计发电机的内阻，求： （1）等离子体的流速是多少？（2）若等离子体均为一价离子，每秒钟有多少什么性质的离子打在下极板上？ 四、磁流体发电 解：磁流体发电机的原理——正离子在磁场中受到洛仑兹力向下偏转，负离子在磁场中受到洛仑兹力向上偏转，上下两板分别积聚负电荷和正电荷。两板间产生向下的电场，正负离子同时受到电场力和洛仑兹力的作用，当两力平衡时，达到动态平衡，两板间形成一定的电势差即电动势。 v v B ＋＋＋＋ －－－－ 达到动态平衡时有 qvB=qE=qU/d ∴v=U/Bd=200 ／(5×0.2)=200m/s I=P/U=0.5A Q=It=0.5C ∴ 每秒钟有n= Q ／ e = 0.5 ／ 1.6×10 –19 = 3.1 ×10 18 个负离子打在下极板上。 三、质谱仪 例3.(2009·广东)如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是(　　) A．质谱仪是分析同位素的重要工具