带电粒子在复合场中运动2

1、0906带电粒子在复合场中运动2一、复合场复合场是指 、 和重力场并存，或其中某两场并存，或分区域存在二、带电粒子在复合场中的运动分类1静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动2匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与 力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动3较复杂的曲线运动当带电粒子所受的合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线三、带电粒子在复合场中运动的应用实例速度选择器(如图所示)(1)平行板中电场强度e和磁感应强度

2、b互相 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：qeqvb，即v .【针对训练】1在两平行金属板间，有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过供下列各小题选择的答案有a不偏转 b向上偏转c向下偏转 d向纸内或纸外偏转(1)若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将_(2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将_(3)若质子以大于v0的速度，沿垂直于匀强电场和匀强磁场的方向从两板正中央射入，质子

3、将_(4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两极正中央射入，电子将_2磁流体发电机(1)主要构造如图所示(2)原理：等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的粒子，而从整体来说呈电中性)喷入磁场，正、负粒子在洛伦兹力的作用下发生上下偏转而聚集到a、b板上，产生电势差，设a、b平行金属板的面积为s，相距为l， 等离子体的电阻率为，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感强度为b，板外电阻为r，当等离子体匀速通过a、b板间时，a、b板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，相当于电源电动势e，此时离子受力平衡：e场qqvb，e场vb，电动势ee场lb

4、lv，电源内电阻r ，所以r中电流为 。3电磁流量计(1)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流过导管(2)原理：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，形成电场当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定液体的流量q为 。 四、“磁偏转”和“电偏转”的差别电偏转磁偏转偏转条件带电粒子以ve进入匀强电场带电粒子以vb进入匀强磁场受力情况只受恒定的电场力只受大小恒定的洛伦兹力运动情况类平抛运动匀速圆周运动运动轨迹抛物线圆弧物理规律类平抛知识、牛顿第二定律牛顿第二定律、向心力公式基本公式做功情况电场力既改变

5、速度方向，也改变速度的大小，对电荷要做功洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度的大小，对电荷永不做功物理图象【典型例题】【例1】(2010山东淄博调研)在xoy平面内，第象限内的直线om是电场与磁场的边界，om与y轴负方向成45角在x0且om的左侧空间存在着沿x轴负方向的匀强电场e，场强大小为0.32 n/c，在y0且om的右侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场b，磁感应强度大小为0.10 t，如图所示，不计重力的带负电的微粒，从坐标原点o沿y轴负方向以v02.0103 m/s的初速度进入磁场，已知微粒的带电荷量为q5.01018 c，质量为m1.01024 kg，求：(1)带电微粒第一次经过磁场边

6、界点的位置坐标；(2)带电微粒在磁场区域运动的总时间；(3)带电微粒最终离开电、磁场区域点的位置坐标(保留两位有效数字)【变式训练】11 如图所示，一带电粒子以某一速度v0在竖直平面内做直线运动，经过一段时间后进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为b的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域)，粒子飞出磁场后垂直电场方向进入宽为l的匀强电场区域，已知电场强度大小为e，方向竖直向上，当粒子穿出电场时速度大小变为原来的倍，粒子穿出电场后进入宽度为d的匀强磁场区域，磁场方向向外，大小为b，已知带电粒子的质量为m，电量为q，重力不计粒子进入磁场时的速度如图所示与水平方向成60角，求：(1)粒子电性？带电粒子在

7、磁场区域中运动的速度v0多大？(2)圆形磁场区域的最小面积s多大？(3)若使粒子能返回电场，磁场区域的宽度d至少多大？【例2】 如图所示，空间内存在水平向右的匀强电场，在虚线mn的右侧有垂直纸面向里、磁感应强度为b的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为q的小颗粒自a点由静止开始运动，刚好沿直线运动至光滑绝缘的水平面c点，与水平面碰撞的瞬间小颗粒的竖直分速度立即减为零，而水平分速度不变，小颗粒运动至d处刚好离开水平面，然后沿图示曲线dp轨迹运动，ac与水平面夹角30，重力加速度为g，求：(1)匀强电场的场强e；(2)ad之间的水平距离d；(3)已知小颗粒在轨迹dp上某处的最大速度为vm，该处轨迹的曲

8、率半径是距水平面高度的k倍，则该处的高度为多大？【变式训练】21如图所示，质量为2 g的小球，带有1103 c负电荷，静置于水平绝缘桌面mn上的p点，p距桌面右端点n的距离为0.5 m，小球与水平桌面之间的动摩擦因数为0.1，桌面mn距水平面oo的高度为1.2 m过n点的竖直虚线右侧存在互相正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，场强e20 n/c，磁场方向水平向里，磁感应强度b2.5 t现突然在桌面正上方加一场强也为e，方向水平向左的匀强电场，使小球沿mn运动，最终落到水平面oo上g取10 m/s2，求：(1)小球从p点到刚落到水平面oo所需的时间；(2)小球从p点到刚落到水平面oo的运

9、动过程中，机械能和电势能的改变量各是多少？【随堂练习】1如图所示，空间存在一匀强磁场b(方向垂直纸面向里)和一电荷量为q的点电荷的电场，一带电粒子q(不计重力)以初速度v0从某处垂直于电场、磁场入射，初位置到点电荷q的距离为r，则粒子在电、磁场中的运动轨迹可能是()a沿初速度v0方向的直线b以点电荷q为圆心，以r为半径，在纸面内的圆c初阶段在纸面内向右偏的曲线d初阶段在纸面内向左偏的曲线2如图所示，界面pq与水平地面之间有一个正交的匀强磁场b和匀强电场e，在pq上方有一个带正电的小球a自o静止开始下落，穿过电场和磁场到达地面设空气阻力不计，下列说法中正确的是()a在复合场中，小球做匀变速曲线运

10、动b在复合场中，小球下落过程中的电势能减小c小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和d若其他条件不变，仅增大磁感应强度，小球从原来位置下落到水平地面时的动能不变3如图所示，竖直平面xoy内存在水平向右的匀强电场，场强大小e10 n/c，在y0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小b0.5 t一带电量q0.2 c、质量m0.4 kg的小球由长l0.4 m的细线悬挂于p点，小球可视为质点，现将小球拉至水平位置a无初速释放，小球运动到悬点p正下方的坐标原点o时，悬线突然断裂，此后小球又恰好能通过o点正下方的n点(g10 m/s2)求：(1)小球运动到

11、o点时的速度大小；(2)悬线断裂前瞬间拉力的大小；(3)on间的距离4如图所示，平行于直角坐标系y轴的pq是用特殊材料制成的，只能让垂直打到pq界面上的电子通过其左侧有一直角三角形区域，分布着方向垂直纸面向里、磁感应强度为b的匀强磁场，其右侧有竖直向上场强为e的匀强电场现有速率不同的电子在纸面上从坐标原点o沿不同方向射到三角形区域，不考虑电子间的相互作用已知电子的电量为e，质量为m，在oac中，oaa，60.求：(1)能通过pq界面的电子所具有的最大速度是多少；(2)在pq右侧x轴上什么范围内能接收到电子5.(2009重庆，25)如图所示，离子源a产生的初速度为零、带电荷量均为e、质量不同的正离子被电压为u0的加速电场加速后匀速通过准直管，垂直射入匀强偏转电场，偏转后通过极板hm上的小孔s离开电场，经