《83《带电粒子在复合场中的运动》》由会员分享，可在线阅读，更多相关《83《带电粒子在复合场中的运动》（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高三物理第一轮复习 班级：_姓名：_8.3带电粒子在复合场中的运动（4课时）第1课时分立电磁场【考点预习】：分立电磁场：特点阶段性：电场和磁场分开，带电粒子在某一阶段只受一种场力，并不是同时受两种场力，故需根据不同情况选择不同规律解题；方法：电场：加速：动能定理(qUmvmv)或牛顿定律(F=ma)； 偏转：类平抛运动的分解；磁场：有界磁场基本步骤；临界问题、极值问题、边界问题、多解问题；速度是联系各阶段运动的桥梁；电偏转与磁偏转的区别：垂直进入匀强磁场垂直进入匀强电场情境图受力洛伦兹力f=qvB电场力F=qE大小不变，方向时刻指向圆心，是变力；大小和方向都不变，是恒力；运动性质匀速圆周运动：
2、找圆心，定半径，算周期；类平抛运动：垂直电场方向匀速直线运动；平行电场方向初速度为零的匀加速直线运动；速度大小不变，方向变；大小和方向都变；轨迹圆弧；抛物线；规律r，T，tT；vxv0，vyt，xv0t，yt2， t；应用电视机显像管；示波器示波管；质谱仪(汤姆生学生：阿斯顿)：如图(8.3-1)所示，已知：U、B、r，求：=？S1：初速为0的匀加速直线运动：；S2：匀速直线运动；S3：匀速圆周运动：；图(8.3-2)质谱仪与质谱线作用：测量带电粒子的质量；分析同位素。图(8.3-1)AUS1S2rDS3回旋加速器（1932年，美，劳伦斯）：原理：电场加速，磁场偏转；条件：粒子在匀强磁场做匀速
3、圆周运动的周期与交变电流的周期相同：T磁=T电；AA图(8.3-3)(对不同粒子()：f不同)；有关计算：每次加速：（相同）；相邻两次：；加速n次：；当v0=0时， ；粒子动能：若已知：n，v0，则：；若已知：加速器半径R，则：（）；可将加速过程看作统一的匀加速直线运动：；每次加速时间：()； 总加速时间：；作用与优缺点、直线加速器：(略)【重点难点】：图(8.3-4)例题1：如图(8.3-4)所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d0.10 m，a、b间的电场强度为E5.0105 N/C，b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B6.0 T、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。今有一质量为m4
4、.81025 kg、电荷量为q1.61018C的带正电的粒子(不计重力)，从贴近a板的左端以v01.0106m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到b板的Q处(图中未画出)。不计板a、b的厚度，求：P、Q之间的距离L。图(8.3-5)例题2：如图(8.3-5)所示，直角三角形OAC(30)区域内有B0.5T的匀强磁场，方向如图所示。两块平行极板M、N接在电压为U的直流电源上，左板为高电势。带正电的粒子从靠近M板由静止开始加速，从N板的小孔射出电场后，垂直OA的方向从P点进入磁场中。带电粒子的比荷为105 C/kg，O、P间距离为L0.3 m。全过程
5、不计粒子所受的重力。若加速电压U120V，通过计算说明粒子从三角形OAC的哪一边离开磁场；求粒子分别从OA、OC边离开磁场时粒子在磁场中运动的时间。【达标检测】：AS1S2图(8.3-6)如图(8.3-6)所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子从容器A的下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零。然后经S2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=10-2T和E=104V/m，再经平板S的狭缝P进入匀强磁场中，磁感应强度为B0=510-3T，最后打在胶片A1A2上，根据位置可测得粒子的质量或比荷，不计粒子重力。对正、负电荷，图中加速电场和速度选择器中磁
6、场方向应该如何？若从S1进入的粒子是电子，质量为m=9.110-31kg、电荷量大小为e=1.610-19C，则加速电压U为多少？电子打在胶片A1A2上的什么位置？已知氢的三种同位素氕()、氘()、氚()的质量分别为m1=1.672610-27kg、m2=6.646710-27kg、m3=5.011710-27kg。若某粒子通过速度选择器时电场强度变为E=7.4102V/m，且打在胶片A1A2上的位置在P的左边L=1.23m，其余不变，试判断该粒子是何种粒子？回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝
7、中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝都得到加速，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的质子电荷量为q=1.610-19C，质量为m=1.6710-27kg，粒子最大回转半径Rm=1m，磁感应强度为B=0.5T，交变电压为U=2104V，窄缝宽度d=0.01cm，其运动轨迹如图(8.3-7)所示。求：两个D形盒内有无电场？质子在D形盒内做何种运动？所加交流电频率是多大？离子离开加速器的速度为多大？最大动能为多少？质子加速的时间是多少？运动的总时间是多少？图(8.3-7)图(8.3-8)如图(8.3-8)所示，在x轴的上方有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为
8、E，在x轴的下方等腰三角形CDM区域内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，其中C、D在x轴上，它们到原点O的距离均为a，=45。现将一质量为m、带电量为q的正电粒子，从y轴上的P点由静止释放，不计重力作用与空气阻力的影响。若粒子第一次进入磁场后恰好垂直CM射出磁场，求P、O间的距离；若粒子第一次进入磁场后恰好平行于x轴射出磁场，求P、O间的距离；若带电粒子第一次进入磁场后又能返回电场，则P、O间的最大距离是多少?图(8.3-9)如图(8.3-9)所示的平面直角坐标系xOy，在第象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第象限的正三角形abc区域内有匀强磁场，方向垂直于xO
9、y平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行。一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h，0)点进入第象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第象限，且速度与y轴负方向成45角，不计粒子所受的重力。求：电场强度E的大小；粒子到达a点时速度的大小和方向；abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值。第2课时叠加场：正交电磁场【考点预习】：正交电磁场：特点：电场和磁场在同一个空间中垂直，带电粒子同时受电场力和洛伦兹力两种力；方法：同时考虑电场力和洛伦兹力，注意电场力和洛伦兹力的特点，以及对运动的改变作用；画出粒子运动轨迹，灵
10、活选择不同的运动规律； 匀速直线运动平衡条件求解；曲线运动动能定理求解；速度选择器：如图(8.3-14)所示，两水平平行板之间有竖直向下的电场(E)和方向垂直纸面向里的匀强磁场(B)，当一带正电微粒(m，q，不计重力)以不同的速度由电容器左端水平射入时，要使粒子沿直线通过电磁场，应满足的条件是：_。hAAIBd图(8.3-16)图(8.3-15)vBE(8.3-14)注：当满足条件时，粒子的运动与q大小、正负均无关(不计重力)；注意B、E、v的方向关系。霍尔效应：如图(8.3-15)和(8.3-16)所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，
11、在导体板的上侧面A和下侧面A之间会产生电势差霍尔效应。解释：洛伦磁力使运动电子聚集在导体板的一侧，在另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，当qE=qvB时，上下两侧面之间形成稳定的电势差。磁流体发电机：气体内能电能，如图(8.3-17)和(8.3-18)所示；等离子体：高温电离气体，含等量异种电荷，对外呈中性。原理：S断开：qEqvB，上正下负E(场强)E=Bv 此时电动势：；S闭合，等效内阻为：，；图(8.3-17)图(8.3-18)RSErRSv【重点难点】：例题1：如图(8.3-19)所示，宽度为l0.8m的某一区域存在相互垂直的匀强电场E与匀强磁场B，其大小E2108N/C，B1
12、0T。一带正电荷的粒子以某一初速度由M点垂直电场和磁场方向射入，沿直线运动，从N点离开；若只撤去磁场，则粒子从P点射出且速度方向发生了45的偏转。求粒子的比荷(不计粒子的重力)。MLBENP图(8.3-19)图(8.3-20)abc例题2：电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积)为了简化，假设流量计是如图(8.3-20)所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c。流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线)图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，
13、磁场方向垂直于前后两面，当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接。I表示测得的电流值。已知液体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为多少？【达标检测】：图(8.3-21)如图(8.3-21)所示的装置，左半部为速度选择器，右半部为匀强的偏转电场。一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片D上。已知同位素离子的电荷量为q(q0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场，照
14、相底片D与狭缝S1、S2的连线平行且距离为L，忽略重力的影响。求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小；若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x，求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)。图(8.3-22)目前世界上正在研究的一种新型发电机叫做磁流体发电机。这种发电机与一般发电机不同，它可以直接把内能转化为电能，它的发电原理是：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性)喷射人磁场，磁场中A、B金属板上会聚集电荷，产生电压。设A、B两平行金属板的面积为S，彼此相距L，等离子体气体的导电率为(即电阻率的倒数)喷入速度为v板问磁感应强度B与气流方向垂直，与板相连的电阻的阻值为R问流过R的电
