专题二：复合场 - 副本..ppt

Company Logo 专题二 带电粒子在复 合场中的运动 第三章 磁场 一、复合场 磁场、电场、重力场当中任意两个或三个共存的区域。 磁场+ 电场 磁场+ 重力场 电场+ 重力场 磁场+ 电场+ 重力场 二、带电体在复合场中的受力分析 运动状态的改变由速度与合力共同决定,受力分析时必须注意以下几点： ①分析顺序：先场力(包括重力、电场力、磁场力)、后弹力、再摩擦力等。 ②场力分析：重力：大小 ，方向 。 电场力：大小 ，方向 。 洛仑兹力：大小 ，方向 。 ③微观粒子一般不计重力.电子、质子、离子等. 带电小球、尘埃、液滴、尘埃等宏观小物体的重力一般不能忽略. 若有具体数据,可通过比较分析是否考虑重力. 电场力和洛伦兹力的比较 1.在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用． 2.电场力的大小F＝Eq，与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小f＝Bqvsinα,与电荷运动的速度大小和方向均有关． 3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直． 4.电场力既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小. 5.电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；洛伦兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能． 三、带电粒子在复合场中的运动分析 正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提.带电粒子在叠加场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及其初始状态的速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析。 三、带电粒子在复合场中的运动分析 1. 当带电粒子在复合场中所受合力为零时,粒子将做 运动. 例如: B v0 E Eq qvB 带电粒子 B v0 qvB mg Eq E 带电液滴 mg v qvB Eq 带电液滴 静止或匀速直线 2. 当带电粒子所受合力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做 运动.例如: 三、带电粒子在复合场中的运动分析 变速直线 光滑： 粗糙： mg +q 三、带电粒子在复合场中的运动分析 3. 当带电粒子所受合力充当向心力时, 粒子将做 运动. 例如： 友情提示： 向心力的特点： ①大小不变 ②方向时刻改变 所以：恒力无法充当向心力！ v0 mg Eq qvB 匀速圆周 三、带电粒子在复合场中的运动分析 4.当带电粒子所受合外力大小、方向均不断变化时, 粒子将做 运动. 变加速曲线 + 例如： 带电小球在水平方向的匀强磁场中由静止释放： mg qvB v 四、复合场的典型物理模型 1. 速度选择器 + - U m,q v 正交的电场和磁场 四、复合场的典型物理模型 2. 磁流体发电机 +q 燃烧室 -q B S R 四、复合场的典型物理模型 3. 电磁流量计 流量Q: 单位时间内通过某个截面的体积. a B v d +q -q v v b V Q = Sv 四、复合场的典型物理模型 4. 质谱仪： ①带电粒子源 ②加速电场 ③速度选择器 ④偏转磁场B2 ⑤照相底片 ④ ①测粒子比荷、质量. ②分析同位素. 四、复合场的典型物理模型 5. 回旋加速器： 粒子最终的动能： 粒子的最大速度： 五、粒子在复合场中的运动 【例1】如图, 在X轴上方有匀强电场,场强为E;在x 轴下方有匀强磁场, 磁感应强度为B,方向如图, 在x轴上有一点M, 离O点距离为L. 现有一带电量为+q 的粒子, 使其从静止开始释放后能经过M点.如果把此粒子放在y轴上,其坐标应满足什么关系？（重力忽略不计） h＝B2qL2／8n2mE （n＝l、2、3…） ——组合场 【例2】如图,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d,外筒的半径为r0. 在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场,磁感强度的大小为B.在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场.一质量为m、带电量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝a的s点出发,初速为零. a b c d s o 如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S,则两电极之间的电压U应是多少?（不计重力，整个装置在真空中）。 a b c d s o 【例6】如图,从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强