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1、第 4 课时带电粒子在复合场中的运动一、几种常见的仪器（1）速度选择器正交的匀强电场与匀强磁场组成速度选择器，带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）进入才能匀速通过速度选择器，否则将发生偏转，这个速度的大小可由洛伦兹力和电场力的平衡求得v= ，在图 8-4-1 中，速度方向必须向。（2）质谱仪(20XX 年广东卷 )如右图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 下方有强度为B0 的匀强磁场下列表述正确的是() A质谱仪是分
2、析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E/B D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小（3）回旋加速器回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如右图所示， 它的核心部分是两个D 形金属盒，两盒相距很近， 分别和高频交流电源相连接，在两盒间的窄缝中形成交变电场，使带电粒子每次通过窄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，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出如果用同一回旋加速器分别加速氚核(3 1H)和 粒子 (4 2He)，比较它们所加的高频交 流 电 源
3、的 周 期 和 获 得 的 最 大 动 能 的 大 小 ， 下 列 说 法 正 确 的 是() A加速氚核的交流电源的周期较大；氚核获得的最大动能较大B加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小C加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较小D加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大二、典型例题【例 1】如图 8-4-8 所示，在 y0 的空间存在匀强电场，场强沿y 轴的负方向；在y0 的空间，存在匀强磁场，磁感应应强度垂直于纸面向外。一电荷量为q、质量为m 的带正电的运动粒子，经过y 轴上 y=h 处的 P1点时速率为v0，方向沿x 轴的正方向；然后经过x 轴上
4、x=2h，处的 P2点精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页进入磁场，并经过y 轴上 y= 2h 处的 P3点，不计重力，求：电场强度的大小；粒子到达P2点时的速度的大小和方向；磁感应强度的大小。例 2、如图 8-4-5 所示，质量为m、电荷量为q 的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆的动摩擦因素为 ，匀强电场与匀强磁场的方向如图所示，电场强度为E，磁感应强度为B。小球由静止释放后沿杆下滑。设杆足够长， 电场与磁场的范围足够大，求球运动过程中小球的最大加速度和最大速度。例 3、如图 3 所示，相互垂直的匀强电场和匀强磁场
5、的大小分别为E 和B，一个质量为m，电量为 +q 的油滴，从a 点以水平速度从v0飞入，经过一段时间后运动到b 点，试计算(1) 油滴刚进入叠加场a 点时的加速度(1) 若到达 b 点时，偏离入射方向的距离为d，则其速度是多大？B F b d a v0 mg qE 图 3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页O a b O 巩固练习1在地面附近的空间存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直于纸面向里，一个带点油滴沿着一条与竖直方向成 角的直线 MN 运动，如图8-4-13 所示，由此可以判断( ) A油滴一
6、定做匀速运动B油滴可能做变速运动C如果油滴带正电，它是从N 点到 M 点D如果油滴带负电，它是从M 点到 N 点2设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场，如图所示已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A 点沿曲线 ACB 运动，到达B 点时速度为零 C 点是运动的最低点忽略重力及空气的影响，以下说法中正确的是( ) A这离子必带正电荷BB 点和 A 点位于同一高度C离子在C 点时速度最大D离子到达B 点后，将沿原曲线返回A 点3、如图 8410 所示，界面PQ 与水平地面之间有一个正交的匀强磁场B 和匀强电场E，在 PQ 上方有一个带正电的小球A 自 O 静止开始
7、下落，穿过电场和磁场到达地面设空气阻力不计，下列说法中正确的是() A在复合场中，小球做匀变速曲线运动B在复合场中，小球下落过程中的电势能减小C小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和D若其他条件不变，仅增大磁感应强度，小球从原来位置下落到水平地面时的动能不变4、电场强度为E 的匀强电场与磁感应强度为B 的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为d，竖直方向足够长，如右图所示 现有一束带电荷量为q、质量为 m 的 粒子以不相同的初速度 v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的粒子的动能增量 Ek可能为 () Adq(EB) B.qEdBCqEdD0 精选学习资料 - -
8、 - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页5、在图所示的坐标系中，x轴水平，y轴垂直，x轴上方空间只存在重力场，第象限存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面向里的匀强磁场，在第象限由沿x轴负方向的匀强电场，场强大小与第象限存在的电场的场强大小相等。一质量为m，带电荷量大小为q的质点a，从y轴上yh处的1P点以一定的水平速度沿x轴负方向抛出，它经过2xh处的2P点进入第象限， 恰好做匀速圆周运动， 又经过y轴上方2yh的3P点进入第象限，试求：（1）质点a到达2P点时速度的大小和方向；（2）第象限中匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度的大小
9、；（3）质点a进入第象限且速度减为零时的位置坐标6、 (20XX 年全国卷 )如图所示，在坐标系Oxy 的第一象限中在在沿y 轴正方向的匀强电场，场强大小为E。在其它象限中在在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，A 是 y 轴上的一点，它到坐标原点O 的距离为 h；C 是 x 轴上的一点，到O 点的距离为l，一质量为m、电荷量为 q 的带负电的粒子以某一初速度沿x 轴方向从A 点进入电场区域，继而通过C 点进入磁场区域，并再次通过A 点，此时速度方向与y 轴正方向成锐角。不计重力作用。试求：（1）粒子经过C 点时速度的大小和方向；（2）磁感应强度的大小B。O y x E A C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页
