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1、第三节带电粒子在复合场中的运动第1页，共11页，编辑于2022年，星期二电场力电场力洛仑兹力洛仑兹力存在存在条件条件作用于电场中所有作用于电场中所有电荷电荷仅对运动着的且速度不跟仅对运动着的且速度不跟磁场平行的电荷有洛仑兹磁场平行的电荷有洛仑兹力作用力作用大小大小F=qE与电荷运动与电荷运动速度无关速度无关F=Bqv与电荷的运动速度有与电荷的运动速度有关关方向方向力的方向与电场方力的方向与电场方向相同或相反，但向相同或相反，但总在同一直线上总在同一直线上力的方向始终和磁场方向力的方向始终和磁场方向垂直垂直对速度的对速度的改变改变可改变电荷运动速可改变电荷运动速度大小和方向度大小和方向 只改变电
2、荷速度的方向只改变电荷速度的方向,不不改变速度的大小改变速度的大小做功做功可以对电荷做功可以对电荷做功,改改变电荷的动能变电荷的动能不对电荷做功、不改变电不对电荷做功、不改变电荷的动能荷的动能偏转偏转轨迹轨迹在匀强电场中偏转，在匀强电场中偏转，轨迹为抛物线轨迹为抛物线在匀强磁场中偏转、轨迹在匀强磁场中偏转、轨迹为圆弧为圆弧第2页，共11页，编辑于2022年，星期二2带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动 带电粒子在复合场中的运动，是较为综合、带电粒子在复合场中的运动，是较为综合、复杂的问题。题型大致可分为两类。复杂的问题。题型大致可分为两类。一类就是几种场叠加在一起，即粒子同时受一类
3、就是几种场叠加在一起，即粒子同时受到重力、电场力、洛仑兹力等作用，做直线运动到重力、电场力、洛仑兹力等作用，做直线运动或曲线运动，解此类问题时，首先要分析受力，或曲线运动，解此类问题时，首先要分析受力，并根据这些力的特点分析粒子的运动性质，然后并根据这些力的特点分析粒子的运动性质，然后选择适当的物理规律来求解选择适当的物理规律来求解 另一类是粒子依次进入不同的场，做不同的运动。另一类是粒子依次进入不同的场，做不同的运动。粒子在不同场中的运动性质不同，要抓住运动特征粒子在不同场中的运动性质不同，要抓住运动特征求解，此类问题解法相对固定。求解，此类问题解法相对固定。第3页，共11页，编辑于2022
4、年，星期二A:A:速度选择器速度选择器V动力学方程动力学方程 qvB=EqV=EB(1)(1)速度选择器速度选择器3应用应用EBEBEEBE第4页，共11页，编辑于2022年，星期二B:B:质谱仪质谱仪:xU(2)(2)质谱仪质谱仪:第5页，共11页，编辑于2022年，星期二 (3)(3)磁流体发电机原理图磁流体发电机原理图 当当ABAB板上的电荷数量板上的电荷数量减少时减少时,Eq,Eq与与qvBqvB的平的平衡被打破衡被打破,粒子又发生粒子又发生偏转偏转,从而维持从而维持ABAB两板两板电荷数量保持恒定电荷数量保持恒定,使使ABAB两板电势差恒定两板电势差恒定.第6页，共11页，编辑于20
5、22年，星期二(4)(4)霍尔效应霍尔效应:Ivf动力学方程动力学方程qvB=EqEEq第7页，共11页，编辑于2022年，星期二电磁流量计原理：如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动，导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差。当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差保持稳定。由Bqv=Eq=,可得v=,流量Q=Sv=(5).电磁流量计电磁流量计第8页，共11页，编辑于2022年，星期二3回旋加速器回旋加速器对回旋加速器要切记以下三点：对回旋加速器要切记以下三点：（1）加速电场的周期必须等于回旋周期。）加速
6、电场的周期必须等于回旋周期。（2）粒子做匀速圆周运动的最大半径等于）粒子做匀速圆周运动的最大半径等于D形盒的半径。形盒的半径。（3）在粒子质量、）在粒子质量、电量确定的情况下，电量确定的情况下，粒子所能达到的最大粒子所能达到的最大动能只与加速器的半动能只与加速器的半径径R和磁感应强度和磁感应强度B有关，与加速电压无关。有关，与加速电压无关。第9页，共11页，编辑于2022年，星期二（广东卷）（广东卷）8带电粒子进入云室会使云带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹室中的气体电离，从而显示其运动轨迹图是在有匀强磁场云室中观察到的粒子的图是在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹，轨迹
7、，a和和b是轨迹上的两点，匀强磁场是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里该粒子在运动时，其质量和垂直纸面向里该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是的是A粒子先经过粒子先经过a点，再经过点，再经过b点点B粒子先经过粒子先经过b点，再经过点，再经过a点点C粒子带负电粒子带负电D粒子带正电粒子带正电AC第10页，共11页，编辑于2022年，星期二（广东卷）（广东卷）71930年劳伦斯制成了世界上年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质加速器由两个铜质D形合形合D1、D2构成，其构成，其间留有空隙，下列说法正确的是间留有空隙，下列说法正确的是A离子由加速器的中心附近进入加速器离子由加速器的中心附近进入加速器B离子由加速器的边缘进入加速器离子由加速器的边缘进入加速器C离子从磁场中获得能量离子从磁场中获得能量D离子从电场中获得能量离子从电场中获得能量AD第11页，共11页，编辑于2022年，星期二