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专题 带电粒子在复合场中的运动 反馈训练: 如图所示,空间存在相互垂直的匀强电场和磁场,匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.一质量为m带电量为-q的液滴a位于坐标原点O,处于静止状态.另一质量为2m带电量为+4q的液滴b以某一速度从P点沿x轴作匀速直线运动,到O点与a相撞,撞后a、b液滴合为一体.设碰撞前a、b之间的静电力不计(碰撞满足动量守恒), 取重力加速度大小为g, 求: (1)匀强电场的电场强度E为多大?液滴b运动的速度v0为多大? (2)若液滴a、b相碰的瞬间将电场反向,大小不变,液滴到达 的平面所需的时间t为多少? [解析] (1)由a受力平衡有mq=qE 得b作匀速直线运动所受力平衡,则 4qv0B-2mg-4qE=0, (2)根据动量守恒:2mv0=3mv1 总结: 1:核心在带电粒子在场中的受力分析 2:重点在运动规律的判断 3.回旋加速器 回旋加速器是利用带电粒子在电场中的加速和带电粒子 在磁场中做圆周运动的特点制成的,带电粒子在磁场中改变 运动方向,而在电场中加速,这样带电粒子在不断的回旋过 程中逐渐加速。 (1)最大速度: 回旋加速器加速的最大速度vm相当于带电 粒子在磁场中轨道半径等于D形盒的边缘半径R时的速度,则 有R=________vm=______ (2)加速条件: 交变电压的周期和粒子在匀强磁场中圆周运动的周期相等。 (3)回旋加速器的优点是使带电粒子在较小的空间得到多次加速,而使粒子获得较高的能量;缺点是这种加速器使粒子获得的能量不会很高。因为粒子能量很高时,它的运动速度接近光速,按照狭义相对论,粒子质量将随着速率的增加而增大,粒子在磁场中的回旋周期将发生变化,这就破坏了回旋加速器的工作条件。 5.电磁流量计 电磁流量计原理可解释为: 如图,一圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,其中有可以导电的液体向左流动,导电流体中的自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下分别向上、向下偏转,a、b间出现电势差;当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时,a、b间的电势差就保持稳定,由Bqv=Eq=(U/d)q 可得v=_______,故液体的流量为:Q=Sv=__________。 祝同学们学习进步,身体健康! 临川一中 物理组 陈光辉 力的特点 功和能的特点 重力场 重力场、静电场和磁场 1.三种场的特点比较 ①重力做功和路径无关 ②重力做功改变物体的重力势能,且WG=ΔEp减少 ①大小G=mg ②方向竖直向下 一: 知识储备 力的特点 功和能的特点 静电场 磁场 ①大小:F=qE ②方向:正电荷受力方向与该点电场强度的方向相同(或负电荷受力的方向与该点电场强度的方向相反) ①电场力做功与路径无关 ②电场力做功改变物体的电势能,且W电=ΔEp减少 ①大小:f=qvB ②方向:垂直于v和B决定的平面 洛伦兹力不做功 (2).带电粒子在复合场中的运动状态 a.当带电粒子所受合外力为零时,将在复合场中静止或 做 运动. b.由洛伦兹力提供向心力,带电粒子做匀速圆周运动. c.多种力作用下的一般的曲线运动 电场 、 和重力场并存或两种场并存,或 分区域存在.粒子在复合场中运动时,要考虑 、 的作用,有时也要考虑重力的作用. 磁场 电场力 磁场力 匀速直线 2、复合场及复合场中的运动 (1).复合场: 热点一 带电粒子先后通过匀强电场和匀强磁场 近几年中,带电粒子先后进行电偏转和磁偏转的高考考题频频出现,充分显示了两种偏转在带电粒子运动中的基础地位,同学们在解析此类问题时,须抓住两种偏转的“区别、联系和局限性”。 1.所谓“区别”——运动规律的不同。电偏转一般为类平抛运动,磁偏转则一般为匀速圆周运动。 2.所谓“联系”——带电粒子先后进行电偏转和磁偏转,因而从一种场飞出的速度就是射入另一种场的初速度。 3.所谓“局限性”——电场和磁场往往都是有边界的,抓住了场的边界,往往就抓住了两种偏转的始末。另外,场的边界往往含有某种几何关系,这一点同学们必须高度重视。 二:热点分析 【老师点拨】(1)求粒子在匀强磁场中的轨道半径R有两种基本方法——其 一,R=mv/(Bq);其二,空间几何关系。在本题中线段ON或线段OP长度未知, 故应用方法一求解轨道半径。 (2)t
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