帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動2

1、0906帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動2一、復(fù)合場復(fù)合場是指 、 和重力場并存，或其中某兩場并存，或分區(qū)域存在二、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動分類1靜止或勻速直線運(yùn)動當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動2勻速圓周運(yùn)動當(dāng)帶電粒子所受的重力與 力大小相等，方向相反時，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動3較復(fù)雜的曲線運(yùn)動當(dāng)帶電粒子所受的合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動，這時粒子運(yùn)動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線三、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的應(yīng)用實例速度選擇器(如圖所示)(1)平行板中電場強(qiáng)度e和磁感應(yīng)強(qiáng)度

2、b互相 這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器(2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是：qeqvb，即v .【針對訓(xùn)練】1在兩平行金屬板間，有如圖所示的互相正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場粒子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，恰好能沿直線勻速通過供下列各小題選擇的答案有a不偏轉(zhuǎn) b向上偏轉(zhuǎn)c向下偏轉(zhuǎn) d向紙內(nèi)或紙外偏轉(zhuǎn)(1)若質(zhì)子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，質(zhì)子將_(2)若電子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，電子將_(3)若質(zhì)子以大于v0的速度，沿垂直于勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的方向從兩板正中央射入，質(zhì)子

3、將_(4)若增大勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其他條件不變，電子以速度v0沿垂直于電場和磁場的方向，從兩極正中央射入，電子將_2磁流體發(fā)電機(jī)(1)主要構(gòu)造如圖所示(2)原理：等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的粒子，而從整體來說呈電中性)噴入磁場，正、負(fù)粒子在洛倫茲力的作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到a、b板上，產(chǎn)生電勢差，設(shè)a、b平行金屬板的面積為s，相距為l， 等離子體的電阻率為，噴入氣體速度為v，板間磁場的磁感強(qiáng)度為b，板外電阻為r，當(dāng)?shù)入x子體勻速通過a、b板間時，a、b板上聚集的電荷最多，板間電勢差最大，相當(dāng)于電源電動勢e，此時離子受力平衡：e場qqvb，e場vb，電動勢ee場lb

4、lv，電源內(nèi)電阻r ，所以r中電流為 。3電磁流量計(1)如圖所示，一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體流過導(dǎo)管(2)原理：導(dǎo)電液體中的自由電荷(正、負(fù)離子)在洛倫茲力作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢差，形成電場當(dāng)自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時，a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定液體的流量q為 。 四、“磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)”的差別電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)條件帶電粒子以ve進(jìn)入勻強(qiáng)電場帶電粒子以vb進(jìn)入勻強(qiáng)磁場受力情況只受恒定的電場力只受大小恒定的洛倫茲力運(yùn)動情況類平拋運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動運(yùn)動軌跡拋物線圓弧物理規(guī)律類平拋知識、牛頓第二定律牛頓第二定律、向心力公式基本公式做功情況電場力既改變

5、速度方向，也改變速度的大小，對電荷要做功洛倫茲力只改變速度方向，不改變速度的大小，對電荷永不做功物理圖象【典型例題】【例1】(2010山東淄博調(diào)研)在xoy平面內(nèi)，第象限內(nèi)的直線om是電場與磁場的邊界，om與y軸負(fù)方向成45角在x0且om的左側(cè)空間存在著沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場e，場強(qiáng)大小為0.32 n/c，在y0且om的右側(cè)空間存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場b，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.10 t，如圖所示，不計重力的帶負(fù)電的微粒，從坐標(biāo)原點o沿y軸負(fù)方向以v02.0103 m/s的初速度進(jìn)入磁場，已知微粒的帶電荷量為q5.01018 c，質(zhì)量為m1.01024 kg，求：(1)帶電微粒第一次經(jīng)過磁場邊

6、界點的位置坐標(biāo)；(2)帶電微粒在磁場區(qū)域運(yùn)動的總時間；(3)帶電微粒最終離開電、磁場區(qū)域點的位置坐標(biāo)(保留兩位有效數(shù)字)【變式訓(xùn)練】11 如圖所示，一帶電粒子以某一速度v0在豎直平面內(nèi)做直線運(yùn)動，經(jīng)過一段時間后進(jìn)入一垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域(圖中未畫出磁場區(qū)域)，粒子飛出磁場后垂直電場方向進(jìn)入寬為l的勻強(qiáng)電場區(qū)域，已知電場強(qiáng)度大小為e，方向豎直向上，當(dāng)粒子穿出電場時速度大小變?yōu)樵瓉淼谋?，粒子穿出電場后進(jìn)入寬度為d的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向向外，大小為b，已知帶電粒子的質(zhì)量為m，電量為q，重力不計粒子進(jìn)入磁場時的速度如圖所示與水平方向成60角，求：(1)粒子電性？帶電粒子在

7、磁場區(qū)域中運(yùn)動的速度v0多大？(2)圓形磁場區(qū)域的最小面積s多大？(3)若使粒子能返回電場，磁場區(qū)域的寬度d至少多大？【例2】 如圖所示，空間內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場，在虛線mn的右側(cè)有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小顆粒自a點由靜止開始運(yùn)動，剛好沿直線運(yùn)動至光滑絕緣的水平面c點，與水平面碰撞的瞬間小顆粒的豎直分速度立即減為零，而水平分速度不變，小顆粒運(yùn)動至d處剛好離開水平面，然后沿圖示曲線dp軌跡運(yùn)動，ac與水平面夾角30，重力加速度為g，求：(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)e；(2)ad之間的水平距離d；(3)已知小顆粒在軌跡dp上某處的最大速度為vm，該處軌跡的曲

8、率半徑是距水平面高度的k倍，則該處的高度為多大？【變式訓(xùn)練】21如圖所示，質(zhì)量為2 g的小球，帶有1103 c負(fù)電荷，靜置于水平絕緣桌面mn上的p點，p距桌面右端點n的距離為0.5 m，小球與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)為0.1，桌面mn距水平面oo的高度為1.2 m過n點的豎直虛線右側(cè)存在互相正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向豎直向下，場強(qiáng)e20 n/c，磁場方向水平向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度b2.5 t現(xiàn)突然在桌面正上方加一場強(qiáng)也為e，方向水平向左的勻強(qiáng)電場，使小球沿mn運(yùn)動，最終落到水平面oo上g取10 m/s2，求：(1)小球從p點到剛落到水平面oo所需的時間；(2)小球從p點到剛落到水平面oo的運(yùn)

9、動過程中，機(jī)械能和電勢能的改變量各是多少？【隨堂練習(xí)】1如圖所示，空間存在一勻強(qiáng)磁場b(方向垂直紙面向里)和一電荷量為q的點電荷的電場，一帶電粒子q(不計重力)以初速度v0從某處垂直于電場、磁場入射，初位置到點電荷q的距離為r，則粒子在電、磁場中的運(yùn)動軌跡可能是()a沿初速度v0方向的直線b以點電荷q為圓心，以r為半徑，在紙面內(nèi)的圓c初階段在紙面內(nèi)向右偏的曲線d初階段在紙面內(nèi)向左偏的曲線2如圖所示，界面pq與水平地面之間有一個正交的勻強(qiáng)磁場b和勻強(qiáng)電場e，在pq上方有一個帶正電的小球a自o靜止開始下落，穿過電場和磁場到達(dá)地面設(shè)空氣阻力不計，下列說法中正確的是()a在復(fù)合場中，小球做勻變速曲線運(yùn)

10、動b在復(fù)合場中，小球下落過程中的電勢能減小c小球從靜止開始下落到水平地面時的動能等于其電勢能和重力勢能的減少量總和d若其他條件不變，僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，小球從原來位置下落到水平地面時的動能不變3如圖所示，豎直平面xoy內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小e10 n/c，在y0的區(qū)域內(nèi)還存在垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小b0.5 t一帶電量q0.2 c、質(zhì)量m0.4 kg的小球由長l0.4 m的細(xì)線懸掛于p點，小球可視為質(zhì)點，現(xiàn)將小球拉至水平位置a無初速釋放，小球運(yùn)動到懸點p正下方的坐標(biāo)原點o時，懸線突然斷裂，此后小球又恰好能通過o點正下方的n點(g10 m/s2)求：(1)小球運(yùn)動到

11、o點時的速度大??；(2)懸線斷裂前瞬間拉力的大小；(3)on間的距離4如圖所示，平行于直角坐標(biāo)系y軸的pq是用特殊材料制成的，只能讓垂直打到pq界面上的電子通過其左側(cè)有一直角三角形區(qū)域，分布著方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場，其右側(cè)有豎直向上場強(qiáng)為e的勻強(qiáng)電場現(xiàn)有速率不同的電子在紙面上從坐標(biāo)原點o沿不同方向射到三角形區(qū)域，不考慮電子間的相互作用已知電子的電量為e，質(zhì)量為m，在oac中，oaa，60.求：(1)能通過pq界面的電子所具有的最大速度是多少；(2)在pq右側(cè)x軸上什么范圍內(nèi)能接收到電子5.(2009重慶，25)如圖所示，離子源a產(chǎn)生的初速度為零、帶電荷量均為e、質(zhì)量不同的正離子被電壓為u0的加速電場加速后勻速通過準(zhǔn)直管，垂直射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)后通過極板hm上的小孔s離開電場，經(jīng)過