學(xué)科網(wǎng)20xx高考物理一輪復(fù)習(xí)精品資料93帶電粒子在復(fù)合場中的運動同步(已修改)
2025-01-25 21:17 本頁面
【正文】 一、復(fù)合場 1．定義：復(fù)合場是指 、 、 并存，或其中某兩種場并存，或分區(qū)域存在． 2．三種場的比較 電場 磁場 重力場 力的特點 功和能的特點 重力場 大小： G＝ 方向： 重力做功與路徑 重力做功改變物體的 靜電場 大?。?F＝ 方向：正電荷受力方向與場強方向 ；負電荷受力方向與場強方向 電場力做功與路徑 W＝ qU 電場力做功改變電荷的 磁場 洛倫茲力 F＝ 方向符合左手定則 洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子的 mg 豎直向下 無關(guān) 重力勢能 qE 相同 相反 無關(guān) 電勢能 動能 qvBsinθ 3．帶電粒子在復(fù)合場中運動的幾種情況 (1)當帶電粒子所受合力為零時，將處于 或 狀態(tài)． (2)當 提供向心力，其余各力的合力為零時，帶電粒 子做勻速圓周運動． (3)當帶電粒子所受合力大小與方向均變化時，將做非勻變速 曲線運動．這類問題一般只能用能量關(guān)系來處理． 靜止 勻速直線運動 洛倫茲力 分析帶電粒子在復(fù)合場中的運動時 ， 必須同時考慮各場的作用 ， 全面正確地分析帶電粒子的受力和運動特征 ， 尤其是洛倫茲力會隨粒子運動狀態(tài)的改變而變化 ． 二、帶電粒子在復(fù)合場中運動的典型應(yīng)用 帶電粒子在復(fù)合場中運動的重要應(yīng)用，包括速度選擇器、回旋加速器、磁流體發(fā)電機、電磁流量計等． 1．速度選擇器 (如圖 8－ 3－ 1所示 ) (1)平行板中電場強度 E和磁感應(yīng)強度 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)帶電粒子能夠勻速沿直線 通過速度選擇器的條件是 ，即 v＝ . 垂直 qE＝ qvB 圖 8－ 3－ 1 2．回旋加速器 (1)基本構(gòu)造：回旋加速器的核心部分是放置在磁場中的兩 個 D形的金屬扁盒 (如圖 8－ 3－ 2所示 )，其基本組成為： ①粒子源，②兩個 D形金屬盒，③勻強磁場，④高頻電 源，⑤粒子引出裝置． (2)工作原理 ①電場加速 qU＝ ΔEk. ② 磁場約束偏轉(zhuǎn) ＝ ∝ r. ③ 加速條件：高頻電源的周期與帶電粒子在 D形盒中運動 的周期 ，即 T電場 ＝ T回旋 ＝ . 相同 3．磁流體發(fā)電機 (1)磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù)，它可以把 直接轉(zhuǎn) 化為 ． (2)根據(jù)左手定則，如圖 8－ 3－ 3 中的 B是發(fā)電機 ． (3)磁流體發(fā)電機兩極板間的距離為 d，等離子體速度為 v，磁場的磁 感應(yīng)強度為 B，則兩極板間能達 到的最大電勢差 U＝ . 物體的內(nèi)能 電能 正極 Bvd 圖 8－ 3－ 3 4．電磁流量計 工作原理：如圖 8－ 3－ 4所示，圓形導(dǎo)管直徑為 d，用非 磁性材料制成，導(dǎo)電液體在管中向左流動，導(dǎo)電液體中 的自由電荷 (正、負離子 )在洛倫茲力的作用下橫向偏 轉(zhuǎn)， a、 b間出現(xiàn)電勢差，形成電場． 當自由電荷所受的 和 平衡時， a、 b間的電勢差就保持穩(wěn)定， 即： qvB＝ qE＝ ，所以 v＝ ， 因此液 體流量 電場力 洛倫茲力 5．質(zhì)譜儀 (1)用途：質(zhì)譜儀是一種測量帶電粒子質(zhì)量和分離 的 儀器． (2)原理：如圖 8－ 3－ 5所示，離子源 A產(chǎn)生質(zhì)量為 m、電荷 量為 q的正離子 (所受重力不計 )．離子出來時速度很小 (可 忽略不計 )，經(jīng)過電壓為 U的電場加速后進入磁感應(yīng)強度 為 B的勻強磁場中做勻速圓周運動，經(jīng)過半個周期到達記 錄它的照相底片 D上，測得它在 D上的位置到入口處的距 離為 L，則 聯(lián)立求解得 m 同位素 因此，只要知道 q、 B、 L與 U，就可計算出帶電粒子的質(zhì)量 m.又因 m∝ L2，不同質(zhì)量的同位素從不同處可得到分離，故質(zhì)譜儀又是分離同位素的重要儀器． 6．霍爾效應(yīng) 在勻強磁場中放置一個矩形截面的載流導(dǎo)體，當 與電流方向垂直時，導(dǎo)體在
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