合场与洛仑兹力的应用解剖.doc

龙文教育一对一个性化辅导教案 讲义：复合场、洛仑兹力的应用 一. 作业检查 二. 内容讲解 知识点一:带电粒子在复合场中的运动 例题1. 如图，MN、PQ是平行金属板，板长为L，两板间距离为d，在PQ板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场。一个电荷量为q、质量为m的带负电粒子以速度v0从MN板边缘沿平行于板的方向射入两板间，结果粒子恰好从PQ板左边缘飞进磁场，然后又恰好从PQ板的右边缘飞进电场。不计粒子重力。试求： （1）两金属板间所加电压U的大小； （2）匀强磁场的磁感应强度B的大小； （3）在图中画出粒子再次进入电场的运动轨迹，并标出粒子再次从电场中飞出的位置与速度方向。 例题2．一个质量为m，电量为q的负电荷在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定的正电荷做匀速圆周运动，磁场方向垂直于它的运动平面，作用在负电荷上的电场力恰好是磁场力的三倍，则负电荷做圆周运动的角速度可能是( ) A B. C. D. 例．如图绝缘直棒上的小球，其质量为m、带电荷量是＋q，小球可在棒上滑动．将此棒竖直放在互相垂直且在水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E，磁感应强度是B，小球与棒间的动摩擦因数为，求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度（小球带电荷量不变） . 如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x＝2h处的 P2点进入磁场，并经过y轴上y＝处的P3点。不计重力。求:（l）电场强度的大小。（2）粒子到达P2时速度的大小和方向。（3）磁感应强度的大小。 例题5. 如图1，宽度为d的竖直狭长区域内（边界为L1、L2），存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场（如图2），电场强度的大小为E0，表示电场方向竖直向上。T=0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点。Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g。上述d、E0、m、v、g为已知量。 (1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小； (2)求电场变化的周期T； (3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值。 知识点二. 速度选择器原理 功能是选择某种速度的带电粒子 ．结构：如图所示 （1）平行金属板M、N，将M接电源正极，N板接电源负极，M、N间形成匀强电场，设场强为E； （2）在两板之间的空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，设磁感应强度为B； （3）在极板两端加垂直极板的档板，档板中心开孔S1、S2，孔S1、S2水平正对。 ．原理 设一束质量、电性、带电量、速度均不同的粒子束（重力不计），从S1孔垂直磁场和电场方向进入两板间，当带电粒子进入电场和磁场共存空间时，同时受到电场力和洛伦兹力作用 若 。 当粒子的速度时，粒子匀速运动，不发生偏转，可以从S2孔飞出。由此可见，尽管有一束速度不同的粒子从S1孔进入，但能从S2孔飞出的粒子只有一种速度，而与粒子的质量、电性、电量无关 粒子匀速通过速度选择器的条件——带电粒子从小孔S1水平射入， 匀速通过叠加场， 并从小孔S2水平射出，电场力与洛仑兹力平衡， 即;即; 当粒子进入速度选择器时速度， 粒子将因侧移而不能通过选择器。 如图， 设在电场方向侧移后粒子速度为v， ① 当时: 粒子向f方向侧移 F做负功粒子动能减少，电势能增加，有 当时:粒子向F方向侧移，F做正功粒子动能增加，电势能减少，有;M、N为一对水平放置的平行金属板，一带电粒子（重力不计）以平行于金属板方向的速度v穿过平行金属板。若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转，则( ) A．若改变粒子的电性，使它以同样速度入射，其运动方向将发生偏转 B．无论粒子带何种电荷，只要以同样的速度入射，都不会发生偏转 C．若粒子的入射速度 v，它将做匀变速曲线运动 D．若粒子的入射速度 v，它将一定向下偏转 知识点三: 质谱仪1．主要用于分析同位素， 测定其质量， 荷质比和含量比， 2．质谱仪的结构原理 （1）离子发生器O（发射出电量q、质量m的粒子从A中小孔S飘出时速度大小不计（2）静电加速器C：静电加速器两极板M和N的中心分别开有小孔S1、S2，粒子从S1进入后，经电压为U的电场加速后，从S2孔以速度v飞出； （3）速度选择器D：由正交的匀强电场E0和匀强磁场B0构成，调整E0和B0的大小