【三年高考两年模拟】2016届高三物理一轮复习(浙江专用课件)第八

浙江专用 物理第3讲 带电粒子在复合场中的运动

知识梳理一、带电粒子在复合场中的运动 1.复合场:电场、① 磁场 、重力场共存,或其中某两场共存。 2.带电粒子在复合场中运动的几种情况 (1)当带电粒子在复合场中所受的合外力为零时,粒子将② 静止 或做 ③ 匀速直线 运动。

(2)当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时,粒子将做④直线 运动。

(3)当带电粒子所受的合外力充当向心力且大小不变时,粒子将做⑤ 匀 速圆周运动 。 (4)当带电粒子所受合外力大小与方向均变化时,粒子将做⑥ 非匀变速 曲线运动,这类问题一般用能量关系来处理。 二、带电粒子在复合场中运动的典型应用 1.速度选择器(如图所示) (1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相① 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。

(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是② 电场力等于E 洛伦兹力 ,即v= 。 B

2.回旋加速器

回旋加速器是利用③ 电场 对电荷的加速作用和④ 磁场 对运动 电荷的偏转作用来获得高能粒子的装置。由于带电粒子在匀强磁场中 做匀速圆周运动的周期T=⑤

2 m qB

,与速率无关,所以只要交变电场的

变化周期等于⑥ 粒子做圆周运动的周期 ,就可以使粒子每次通过电 场时都能得到加速。粒子通过D形金属盒时,由于金属盒的静电屏蔽作 用,盒内空间的电场极弱,所以粒子只受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动,

设D形盒的半径为r,则粒子获得的最大动能为⑦ 3.质谱仪

B2q2r 2 2m 。

质量为m、电荷量为q的粒子,从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加

速电场,其初速度几乎为零,从S2射出电场时的速度v=⑧

2qU m ,然后

经过S3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D处,则S3与D的距离d=⑨ 的平方根 成反比。

2 B

2mU q

,跟带电粒子⑩ 比荷

4.磁流体发电机 (1)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 。(2)根据左手定则,如图所示中的B是发电机的 正极 。

(3)磁流体发电机两极板间的距离为d,等离子体速度为v,磁场感应强度为 B,则两极板间能达到的最大电势差U= Bdv 。 5.电磁流量计 工作原理:如图所示,圆导管直径为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偏 转,a、b间出现电势差,形成电场,当自由电荷所受的洛伦兹力和电场力平U 衡时,a、b间的电势差就保持稳定,即:qvB=qE=q ,所以v= d2 此液体流量Q=Sv= = d· 。 dU U

U dB ,因

4

Bd

4B

6.霍尔效应在匀强磁场中放置一个

矩形截面的载流导体,当 磁场方向 与电流 方向垂直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了 电势 差 。这个现象称为霍尔效应。所产生的电势差为U= k

IB d 。

1.如图所示,一速度为v0、电荷量为q的正离子恰好能沿直线飞出离子速度 选择器,选择器中磁感应强度为B,电场强度为E,则( )

A.若改为电荷量为-q的离子(其他不变),将往上偏 B.若速度变为2v0(其他不变),将往上偏 C.若改为电荷量为+2q的离子(其他不变),将往下偏 D.若速度变为 v0(其他不变),将往下偏1 2

1. 答案 BD

由qE=qv0B知,当v0= 时,粒子将不偏转。

E B

2.如图所示,一块金属块放在匀强磁场中,通以沿x轴正方向的电流,若测得 金属块上表面的电势高于下表面的电势,则可判断磁场的方向是 ( A.沿y轴正方向 B.沿y轴负方向 )

C.沿z轴负方向

D.沿z轴正方向

2. 答案 C 当通以沿x轴正方向的电流时金属块中电子会向x轴负方向 流动,而据题意知电子受力方向为向下,所以据左手定则知磁场方向沿z轴 负方向。

3.如图有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域 Ⅱ,如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径又相同, 则说明这些正离子具有相同的 ( )

A.速度 B.质量 C.电荷量 D.比荷

3. 答案 AD 设电场的场强为E,由于离子在区域Ⅰ中不发生偏转,则Eq= B1qv,得v= ,即这些正离子具有相同的速度;当离子进入区域Ⅱ时,偏转半E mv 径R= = B1 = Em ,由偏转半径相同,知这些正离子的比荷相同,故选项 B2 q B2 q B1 B2 qE B1

m

A、D正确。

4.如图所示,匀强电场方向水平向右,匀强磁场方向垂直于纸面向里,一质量 为m、带电荷量为q的微粒以速度v沿与磁场垂直、与电场成45°角的方向 射入复合场中,恰能做匀速直线运动,求电场强度E的大小及磁感应强度B

的大小。