《版高考物理一轮复习 第九章 磁场 3 带电粒子在复合场中的运动课件-人教版高三全册物理课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《版高考物理一轮复习 第九章 磁场 3 带电粒子在复合场中的运动课件-人教版高三全册物理课件（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲带电粒子在复合场中的运动 命题点一带电粒子在组合场中的运动 【要点融会贯通】常见模型:(1)先电场后磁场。带电粒子先在电场中做匀加速直线运动,然后进入磁场做圆周运动,如图甲。带电粒子先在电场中做类平抛运动,然后进入磁场做圆周运动,如图乙。(2)先磁场后电场。带电粒子先在磁场中做圆周运动,然后以与电场方向相同或相反的速度方向进入电场,在电场中做匀加速或匀减速直线运动,如图丙。带电粒子先在磁场中做圆周运动,然后以与电场方向垂直的速度方向进入电场,在电场中做类平抛运动,如图丁。【典例通法悟道】【典例1】(2018全国卷)如图,在y0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E;在yh0时
2、,即h ,带电小球能进入区域(3)因为带电小球在、两个区域运动过程中q、v、B、m的大小不变,故三段圆周运动的半径相同,以三个圆心为顶点的三角形为等边三角形,边长为2R,内角为60,如图b所示,由几何关系可知R= 由机械能守恒定律,得mgh= mv2 联立计算得出h= 答案:(1)小球带正电 (2)h (3) 命题点三带电粒子在复合场中运动的实例分析 【要点融会贯通】1.质谱仪:(1)构造:如图所示,由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。(2)原理:粒子在加速电场中由静止被加速,根据动能定理:qU= mv2,粒子在磁场中做匀速圆周运动:qvB= 。2.回旋加速器:(1)构造:如图所示,
3、D1、D2是半圆形金属盒,D形盒的缝隙处接交流电源,D形盒处于匀强磁场中。(2)原理:交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子经电场加速,经磁场回旋。由qvB= 得Ekm= ,可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定,与加速电压无关。3.速度选择器:(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B相互垂直。这种装置能把具有一定速度的粒子选出来,所以叫作速度选择器。(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是Eq=qvB,即v= 。4.磁流体发电机:(1)构造:一对平行金属板,两板间有强磁场,等离子体高速进入两板之间。(2)原理:等离子体在洛伦兹力作用下发生偏转,A、B间出现电势差
4、,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间电势差保持稳定。根据左手定则,图中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,则由qE=q =qvB得两极板间能达到的最大电势差U=BLv。5.电磁流量计:(1)构造:如图所示圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,处于匀强磁场中,导电液体在管中向左流动。(2)原理:导电液体中的自由电荷在洛伦兹力作用下发生偏转,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间电势差保持稳定,qE=q =qvB,所以v= ,液体流量Q=Sv= 。【典例通法悟道】【典例3】(2017
5、江苏高考)一台质谱仪的工作原理如图所示。大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为0,经过加速后,通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片上。已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q,质量分别为2m和m,图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹。不考虑离子间的相互作用。(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x。(2)在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度d。(3)若考虑加速电压有波动,在(U0-U)到(U0+U)之间变化,要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠,求狭缝宽度L满足的条件。【解析】(1)设甲种离子在磁场中的运动半径为r1在电场中加速过程有qU0= 2mv2且qvB=2m 解得r1= 根据几何关系x=2r1-L解得x= -L(2)如图,最窄处位于过两虚线交点的垂线上(3)设乙种离子在磁场中的运动半径为r2r1的最小半径r1min= r2的最大半径r2max= 由题意知2r1min-2r2maxL,答案:
