人教版高考物理一轮复习 第8章 磁场 课时3 带电粒子在复合场中的运动.ppt

3.速度选择器构造:如图所示,平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直。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。4.磁流体发电机原理:磁流体发电是一项新兴技术,它可以把内能直接转化为电能。根据左手定则,如图中的B是发电机正极。磁流体发电机两极板间的距离为L,等离子体速度为v,磁场的磁感应强度为B。5.电磁流量计原理:如图所示,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,当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时,a,b间的电势差就保持稳定,即带电粒子在电场与磁场的复合场中运动时,分析达到稳定状态时的力学关系是处理问题的关键。特别提醒[典例7]如图所示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下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述不正确的是()答案:D变式2:回旋加速器的工作原理示意图如图所示。置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U。若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是()A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRfB.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为2∶1D.不改变磁感应强度B和交流电频率f,该回旋加速器的最大动能不变A课堂训练1.(电偏转与磁偏转)带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1;若加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h2;若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h3,如图所示,不计空气阻力,则()DA.h1=h2=h3 B.h1h2h3B.h1=h2h3 D.h1=h3h22.小张在研究磁场对电流作用的实验中,将直导线换成金属导体板,如图所示,发现在上下a,b两侧之间存在电压Uab。则关于a,b两侧电势高低的情况,以下说法正确的是()A.与电流强弱有关 B.与金属种类有关C.与电流方向有关 D.与磁感应强度方向无关C解析:电流方向确定,金属导体板内的电子所受洛伦兹力方向确定,a,b两侧电势高低的情况也就确定。如按图中所示电流方向,则定向移动的电子所受洛伦兹力方向偏向b侧,相应的a侧感应出正电荷,则b侧电势低于a侧。3.(带电粒子在复合场中运动的应用实例)医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的。使用时,两电极a,b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a,b之间会有微小电势差。在达到平衡时,血管内部的电场可看做是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中,两触点间的距离为3.0mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160μV,磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a,b的正负为()A.1.3m/s,a正、b负 B.2.7m/s,a正、b负C.1.3m/s,a负、b正 D.2.7m/s,a负、b正A4.(带电粒子在组合场中的运动)一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场,其在xOy平面内的截面如图所示:中间是磁场区域,其边界与y轴垂直,宽度为l,磁感应强度的大小为B,方向垂直于xOy平面;磁场的上、下两侧为电场区域,宽度均为l′,电场强度的大小均为E,方向均沿x轴正方向;M,N为条状区域边界上的两点,它们的连线与y轴平行。一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场,经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出。不计重力。(1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹;解析:(1)粒子运动的轨迹如图甲所示。(粒子在电场中的轨迹为抛物线,在磁场中为圆弧,上下对称)答案:(1)图见解析(2)求该粒子从M点入射时速度的大小;解析:(2)粒子从电场下边界入射后在电场中做类平抛运动。设粒子从M点射入时速度的大小为v0,在下侧电场中运动的时间为t,加速度的大小为a;粒子进入磁场时速度大小为v,方向与电场方向的夹角为θ见图乙,速度