第八章磁場第三節帶電粒子在復合場中的運動第八章磁場第三節帶電粒子在復合場中的運動一、帶電粒子在復合場中的運動1．復合場的分類(1)疊加場：電場、________、重力場共存，或其中某兩場共存．(2)組合場：電場與磁場各位于一定的區域內，并不重疊或在同一區域，電場、磁場______出現．磁場交替一、帶電粒子在復合場中的運動磁場交替2．帶電粒子在復合場中的運動分類(1)靜止或勻速直線運動當帶電粒子在復合場中所受合外力________時，將處于靜止狀態或做勻速直線運動．(2)勻速圓周運動當帶電粒子所受的________與________大小相等、方向相反時，帶電粒子在__________的作用下，在垂直于勻強磁場的平面內做勻速圓周運動．為零重力電場力洛倫茲力2．帶電粒子在復合場中的運動分類為零重力電場力洛倫茲力(3)非勻變速曲線運動當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時，粒子做非勻變速曲線運動，這時粒子運動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線．(4)分階段運動帶電粒子可能依次通過幾個情況不同的復合場區域,其運動情況隨區域發生變化,其運動過程由幾種不同的運動階段組成.(3)非勻變速曲線運動二、帶電粒子在復合場中運動的實例分析1．質譜儀(1)構造：如圖所示，由粒子源、加速電場、偏轉磁場和照相底片等構成．二、帶電粒子在復合場中運動的實例分析帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件2．回旋加速器(1)構造：如圖所示，D1、D2是半圓金屬盒，D形盒的縫隙處接________電源．D形盒處于勻強磁場中．交流2．回旋加速器交流特別提示：這兩個實例都應用了帶電粒子在電場中加速、在磁場中偏轉(勻速圓周運動)的原理．相等特別提示：這兩個實例都應用了帶電粒子在電場中加速、在磁場中偏3．速度選擇器(1)平行板中電場強度E和磁感應強度B互相垂直.這種裝置只能允許具有某一確定______的粒子通過,所以叫做速度選擇器.速度qE＝qvB3．速度選擇器速度qE＝qvB4．磁流體發電機(1)磁流體發電是一項新興技術，它可以把________能直接轉化為電能．(2)根據左手定則，如圖中的B板是發電機______極．(3)磁流體發電機兩極板間的距離為L，等離子體速度為v,磁場的磁感應強度為B，則該發電機能產生的電動勢為U＝________．內正Bdv4．磁流體發電機內正Bdv帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件1－1.(多選)某空間存在水平方向的勻強電場(圖中未畫出)，帶電小球沿如圖所示的直線斜向下由A點沿直線向B運動，此空間同時存在由A指向B的勻強磁場，則下列說法正確的是(

)A．小球一定帶正電B．小球可能做勻速直線運動C．帶電小球一定做勻加速直線運動D．運動過程中，小球的機械能增大CD1－1.(多選)某空間存在水平方向的勻強電場(圖CD1－2.(多選)如圖所示，一帶電小球在一正交電場、磁場區域里做勻速圓周運動，電場方向豎直向下，磁場方向垂直紙面向里,則下列說法正確的是(

)A.小球一定帶正電B．小球一定帶負電C．小球的繞行方向為順時針D．改變小球的速度大小，小球將不做圓周運動BC1－2.(多選)如圖所示，一帶電小球在一正交電BC2－1.(單選)如圖所示是質譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場加速后,進入速度選擇器．速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有磁感應強度為B0的勻強磁場．下列表述錯誤的是(

)A．質譜儀是分析同位素的重要工具B．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小D2－1.(單選)如圖所示是質譜儀的工作原理示D2－2.(多選)1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖所示．這臺加速器由兩個銅質D形盒D1、D2構成，其間留有空隙，下列說法正確的是(

)A．離子由加速器的中心附近進入加速器B．離子由加速器的邊緣進入加速器C．離子從磁場中獲得能量D．離子從電場中獲得能量AD2－2.(多選)1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回AD2－3.(多選)(2014·濟南調研)如圖所示,a、b是一對平行金屬板,分別接到直流電源兩極上，右邊有一擋板，正中間開有一小孔d，在較大空間范圍內存在著勻強磁場，磁感應強度大小為B,方向垂直紙面向里，在a、b兩板間還存在著勻強電場E.從兩板左側中點c處射入一束正離子(不計重力)，這些正離子都沿直線運動到右側，從d孔射出后分成3束．則下列判斷正確的是(

)A．這三束正離子的速度一定不相同B．這三束正離子的比荷一定不相同C．a、b兩板間的勻強電場方向一定由a指向bD．若這三束離子改為帶負電而其他條件不變，則仍能從d孔射出BCD2－3.(多選)(2014·濟南調研)如圖所示,a、BCD2－4.(單選)目前，世界上正在研究一種新型發電機叫磁流體發電機,如圖表示它的原理:將一束等離子體噴射入磁場，在磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷,產生電壓,以下說法錯誤的是(

)A．B板帶正電B．A板帶正電C．其他條件不變，只增大射入速度，UAB增大D．其他條件不變，只增大磁感應強度，UAB增大B2－4.(單選)目前，世界上正在研究一種新型發B帶電粒子在組合場中的運動電偏轉磁偏轉受力特征運動性質運動軌跡F電＝qE

恒力F洛＝qvB

變力勻變速曲線運動勻速圓周運動“電偏轉”和“磁偏轉”的比較帶電粒子在組合場中的運動電偏轉磁偏轉受力特征運動性質運動軌跡電偏轉磁偏轉運動規律電偏轉磁偏轉運動規律電偏轉磁偏轉射出邊界的速率運動時間電偏轉磁偏轉射出邊運動時間(2013·高考安徽卷)如圖所示的平面直角坐標系xOy，在第Ⅰ象限內有平行于y軸的勻強電場，方向沿y軸正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc區域內有勻強磁場，方向垂直于xOy平面向里,正三角形邊長為L，且ab邊與y軸平行.一質量為m、電荷量為q的粒子,從y軸上的P(0，h)點，以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場，通過電場后從x軸上的a(2h，0)點進入第Ⅳ象限，又經過磁場從y軸上的某點進入第Ⅲ象限，且速度與y軸負方向成45°角，不計粒子所受的重力.求：(2013·高考安徽卷)如圖所示的(1)電場強度E的大小；(2)粒子到達a點時速度的大小和方向；(3)abc區域內磁場的磁感應強度B的最小值．[課堂筆記]

[方法總結]解決帶電粒子在組合場中的運動問題的思路(1)首先明確每個場的性質、方向、強弱和范圍；(2)對帶電粒子進行受力分析，確定帶電粒子的運動性質，分析粒子的運動過程，畫出運動軌跡．(3)通過分析，確定粒子從一個場區進入另一場區時的位置、速度大小和方向是解題的關鍵．(1)電場強度E的大小；帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件1.(2014·廣州模擬)如圖所示，在空間中存在垂直紙面向里的勻強磁場，其豎直邊界AB、CD的寬度為d,在邊界AB左側是豎直向下、場強為E的勻強電場,現有質量為m、帶電量為＋q的粒子(不計重力)從P點以大小為v0的水平初速度射入電場，隨后與邊界AB成45°射入磁場．若粒子能垂直CD邊界飛出磁場，穿過小孔進入如圖所示兩豎直平行金屬板間的勻強電場中減速至零且碰不到正極板．1.(2014·廣州模擬)如圖所示，在空間中(1)請畫出粒子在上述過程中的運動軌跡，并求出粒子進入磁場時的速度大小v；(2)求勻強磁場的磁感應強度B；(3)求金屬板間的電壓U的最小值．(1)請畫出粒子在上述過程中的運動軌跡，并求出粒子進入磁場時帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件1．帶電粒子在疊加場中無約束情況下的運動情況分類(1)磁場力、重力并存①若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運動．②若重力和洛倫茲力不平衡,則帶電體將做復雜的曲線運動,因洛倫茲力不做功，故機械能守恒，由此可求解問題．帶電粒子在疊加場中的運動1．帶電粒子在疊加場中無約束情況下的運動情況分類帶電粒子在疊(2)電場力、磁場力并存(不計重力的微觀粒子)①若電場力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運動．②若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復雜的曲線運動,因洛倫茲力不做功，可用動能定理求解問題．(3)電場力、磁場力、重力并存①若三力平衡，一定做勻速直線運動．②若重力與電場力平衡，一定做勻速圓周運動．③若合力不為零且與速度方向不垂直,將做復雜的曲線運動,因洛倫茲力不做功，可用能量守恒或動能定理求解問題．(2)電場力、磁場力并存(不計重力的微觀粒子)2．帶電粒子在疊加場中有約束情況下的運動帶電體在復合場中受輕桿、輕繩、圓環、軌道等約束的情況下,常見的運動形式有直線運動和圓周運動，此時解題要通過受力分析明確變力、恒力做功情況，并注意洛倫茲力不做功的特點，運用動能定理、能量守恒定律結合牛頓運動定律求出結果．2．帶電粒子在疊加場中有約束情況下的運動(2012·高考浙江卷)如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長金屬板接在電壓可調的電源上．兩板之間的右側區域存在方向垂直紙面向里的勻強磁場．將噴墨打印機的噴口靠近上板下表面，從噴口連續不斷噴出質量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴．調節電源電壓至U，墨滴在電場區域恰能沿水平向右做勻速直線運動；進入電場、磁場共存區域后，最終垂直打在下板的M點．(2012·高考浙江卷)如圖所示(1)判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；(2)求磁感應強度B的值；(3)現保持噴口方向不變,使其豎直下移到兩板中間的位置.為了使墨滴仍能到達下板M點，應將磁感應強度調至B′，則B′的大小為多少？[解題探究]

(1)墨滴在電場中做勻速直線運動，其平衡條件是什么？(2)墨滴進入電、磁場共存區域后，做什么運動？[課堂筆記](1)判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件(1)求兩極板間電壓U；(2)若兩極板不帶電，保持磁場不變，該粒子仍沿中心線O1O2從O1點射入，欲使粒子從兩板左側間飛出，射入的速度應滿足什么條件？(1)求兩極板間電壓U；帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件帶電粒子在交變電場、磁場中的運動帶電粒子在交變電場、磁場中的運動帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件帶電粒子在復合場中的運動課件新人教版課件[答案]見規范解答[答案]見規范解答[方法提煉]

(1)解決帶電粒子在交變電場、磁場中的運動問題時，關鍵要明確粒子在不同時間段內、不同區域內的受力特性，對粒子的