高三物理帶電粒子在場中的運動

感悟·滲透·應(yīng)用4.帶電粒子在三維空間運動.分析時要發(fā)揮空間想像力，確定粒子在空間的位置關(guān)系，有時需要將粒子的運動分解為兩個互相垂直的平面內(nèi)的運動來求解。感悟·滲透·應(yīng)用【例4】磁鏡是一種利用磁場對帶電粒子的運動進行約束的一種裝置，其中磁感線的分布是兩端收縮，中間發(fā)散，如圖3-9所示，試說明當(dāng)帶電粒子從A處垂直紙面方向進入磁鏡時帶電粒子的運動情況.圖3-9感悟·滲透·應(yīng)用【解析】這種磁場應(yīng)是以中心線為軸，將圖示平面旋轉(zhuǎn)而成的在空間分布的旋轉(zhuǎn)體，帶電粒子進入磁鏡后應(yīng)從受力分析入手，將力和運動分解為平行于中心軸線和垂直于中心軸線兩個方向考慮.

帶電子粒子進入磁場后受磁場力F，將它分解為平行于中心軸線和垂直于中心軸線兩個分力Fx、Fy,Fx使粒子沿平行于中心軸線方向向中部加速運動，F(xiàn)y使粒子繞中心軸線做圓周運動，當(dāng)粒子運動到磁鏡左端時，F(xiàn)x變?yōu)橄蛴宜詭щ娏Ｗ訉⒃诖喷R中做螺旋式往復(fù)運動感悟·滲透·應(yīng)用【解題回顧】這一技術(shù)原理有著廣泛的應(yīng)用.例如，受控?zé)岷朔磻?yīng)中需要容納幾百萬高溫的等離子體如果用固體容器，是沒有哪種材料能耐如此高溫的即使有，等離子體與容器壁接觸就會冷卻，也就沒有足夠能量來進行熱核反應(yīng)因此目前所有受控?zé)岷朔磻?yīng)都是用磁鏡來對高溫等離子體進行磁約束的，如國際上研究受控核聚變使用的托卡馬克裝置和我國的“中國環(huán)流器1號”和“中國環(huán)流器2號”均有類似磁鏡的裝置.

在三維空間分析帶電粒子運動的能力和方法，在分析許多現(xiàn)象中尤為重要，如示波器的原理等.感悟·滲透·應(yīng)用5.帶電粒子在依次通過不同的空間，運動過程分為不同階段，運動性質(zhì)各不相同，我們只要找出每個階段上的運動規(guī)律，再利用兩種場交界處粒子的運動狀態(tài)和關(guān)聯(lián)條件即可解決問題感悟·滲透·應(yīng)用【例5】如圖3-10所示，在x軸上方有垂直于xy平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B；在x軸下方有沿y軸負方向的勻強電場，場強為E.一質(zhì)量為m，電量為-q的粒子從坐標(biāo)原點O沿著y軸正方向射出射出之后，第三次到達x軸時，它與點O的距離為L.求此粒子射出的速度v和在此過程中運動的總路程s(重力不計).圖3-10感悟·滲透·應(yīng)用【解析】由粒子在磁場中和電場中受力情況與粒子的速度可以判斷粒子從O點開始在磁場中勻速率運動半個圓周后進入電場，做先減速后反向加速的勻變直線運動，再進入磁場，勻速率運動半個圓周后又進入電場，如此重復(fù)下去.感悟·滲透·應(yīng)用

粒子運動路線如圖3-11所示，有L=4R①粒子初速度為v，則有qvB=mv2/R②，由①、②可得v=qBL/4m③.設(shè)粒子進入電場做減速運動的最大路程為l，加速度為a,則有v2=2al④，qE=ma,⑤粒子運動的總路程s=2R+2l.⑥由①、②、③、④、⑤、⑥式，得:s=L/2+qB2L2/(16mE).圖3-11感悟·滲透·應(yīng)用【解題回顧】把復(fù)雜的過程分解為幾個簡單的過程，按順序逐個求解，或?qū)⒚總€過程所滿足的規(guī)律公式寫出，結(jié)合關(guān)聯(lián)條件組成方程，再解方程組，這就是解決復(fù)雜過程的一般方法另外，還可通過開始n個過程的分析找出一般規(guī)律，推測后來的過程，或?qū)φ麄€過程總體求解將此題中的電場和磁場的空間分布和時間進程重組，便可理解回旋加速器原理，并可用后一種方法求解.感悟·滲透·應(yīng)用6.帶電粒子在兩種以上的場共同存在的空間運動時，場力與粒子的運動相互影響，在某種運動狀態(tài)時，由各量之間的聯(lián)系，而測算出某物理量，或利用電場、磁場控制電荷的運動.感悟·滲透·應(yīng)用【例6】電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體(如污水)在管中的流量(在單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫載面的流體的體積)為了簡化，假設(shè)流量計是如圖3-12所示的橫載面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計的兩端與輸送液體的管道相連接(圖中虛線)圖3-12感悟·滲透·應(yīng)用

圖中流量計的上、下兩面是金屬材料，前、后兩面是絕緣材料，現(xiàn)將流量計所在處加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直于前后兩面，當(dāng)導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計時，在管外將流量計上、下表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測得的電流值，已知流體的電阻率，不計電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為多大?感悟·滲透·應(yīng)用【解析】導(dǎo)電流體從管中流過時，其中的陰陽離子會受磁場力作用而向管的上下表面偏轉(zhuǎn)，上、下表面帶電后一方面使陰陽離子又受電場力阻礙它們繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，直到電場力與磁場力平衡；另一方面對外接電阻來說，上、下表面相當(dāng)于電源，使電阻中的電流滿足閉合電路歐姆定律.感悟·滲透·應(yīng)用

設(shè)導(dǎo)電流體的流動速度v，由于導(dǎo)電流體中正、負離子在磁場中的偏轉(zhuǎn)，在上、下兩板上積聚電荷，在兩極之間形成電場，當(dāng)電場力qE與洛倫茲力qvB平衡時，E=Bv，兩金屬板上的電動勢E′=Bcv，內(nèi)阻r=c/ab，與R串聯(lián)的電路中電流:I=Bcv/(R+r),v=I(R+c/ab)/Bc；流體流量:Q=vbc=I(bR+c/a)/B感悟·滲透·應(yīng)用【解題回顧】因為電磁流量計是一根管道，內(nèi)部沒有任何阻礙流體流動的結(jié)構(gòu)，所以可以用來測量高黏度及強腐蝕性流體的流量它還具有測量范圍寬、反應(yīng)快、易與其他自動控制裝置配套等優(yōu)點可見，科技是第一生產(chǎn)力.

本題是閉合電路歐姆定律與帶電粒子在電磁場中運動知識的綜合運用這種帶電粒子的運動模型也稱為霍爾效應(yīng)，在許多儀器設(shè)備中被應(yīng)用.如速度選擇器、磁流體發(fā)電機等等.；/易火棋牌jbh02lcf找不著人，蘇家怕我再揪他們家五少爺出來細問，就把人藏起來，說他們五少爺跑了！就為護那么個私生子，有必要？我就那么可怕？！”“沒有必要?！钡A取下發(fā)上一根細細的金簪，去挑燈芯，動作優(yōu)美如在舞臺上。七王爺欣賞他的動作?！芭艿昧撕蜕信懿涣藦R，謝五少爺是謝府的五少爺，他跑了，蘇家還在。蘇家藏他，于事無補，何況還添上兩個姨娘的聲名，他們應(yīng)該不會這樣做。”蝶宵華挑完了，自己將金簪插回發(fā)髺上。七王爺這時候真的驚訝起來：“你是說——”“恐怕謝五少爺真的離家出走了?！钡A此時的笑容，甜美得簡直純真?！翱墒菫槭裁?！”七王爺怪叫起來?！翱赡芡忸^好玩、可能外頭自由、可能外頭刺激、可能外頭瀟灑。”蝶宵華扳著手指道，“你還能想得出其他理由嗎？”七王爺嘆了口氣：“我還能想出八百條，但你列出的四條就已經(jīng)夠了。我現(xiàn)在簡直羨慕起他來?！薄澳阋蚕腚x家出走？”蝶宵華問。“皇族以國為家，”七王爺難受道，“我要離家出走，可能比較難了?！薄拔冶饶愀y。”蝶宵華道，“你看，我沒有家。我要離家出走，還得給自己先經(jīng)營出一個家來。經(jīng)營一個家，是很難很難的事，你有沒有經(jīng)驗？我向你保證，你最好不要有經(jīng)驗。”說這話時，蝶宵華還是笑著，笑容似回環(huán)小篆香，燒到了盡頭，剩那一點淡淡的香煙，還在空中裊裊。七王爺看得心下憂傷起來，把他的手拉到自己懷里，暖著。侍衛(wèi)叩環(huán)。蝶宵華便要把手抽出來，七王爺不讓，只捉著，叫侍衛(wèi)進來。侍衛(wèi)進了門，目不斜視，低聲跟七王爺說了幾句話，七王爺?shù)谋砬椋秃孟褡约汉鋈蛔兂闪四强鞜甑南?，終點就在眼前了。侍衛(wèi)等著七王爺?shù)幕卦?，七王爺定定神：“我知道了?！笔绦l(wèi)還等著，七王爺怒道：“你先出去！”侍衛(wèi)這才出去。七王爺轉(zhuǎn)向蝶宵華，勉強笑一笑：“我非回京不可了?！钡A淡淡一聲：“哦?！薄澳悴幌胛?？”七王爺心拔涼拔涼的?！佰笪聪?，年節(jié)已近，連宵華都知道，王爺這樣在錦城呆不長的，”蝶宵華若無其事解釋，“總要回去一次，等官府通傳公知，明正言順了，宮府也建起來、輿乘也備起來，那時王爺才好來長住的?！薄翱蛇€要分開一段時間呀！”七王爺眼淚汪汪對住他：“一日不見如隔三秋，秋復(fù)秋兮，白了少年