3.9带电粒子在复合场中的运动

带电粒子在复合场中的运动专题八1近几年高考试题中,涉及本讲内容的频度极高，特别是计算题，题目难度大，涉及面广.试题多把电场和磁场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、圆周运动规律、功能关系揉合在一起.主要考查考生的空间想象能力、分析综合能力以及运用数学知识解决物理问题的能力.以考查考生综合分析和解决复杂问题的能力.考情预测与分析2电场带电粒子受力分析合外力为0时，粒子静止或做匀速直线运动合外力与运动方向相同或相反，粒子将做直线运动合外力大小恒定，充当向心力时，粒子做匀速圆周运动合外力的大小和方向均不变，且与初速度方向成一夹角时，带电粒子做抛体运动合外力的大小、方向随时间或空间变化时，要分段分解处理，化复杂问题为多个简单问题的组合磁场重力3质量为m，电荷量为+q的小球以初速度与水平方向成θ角斜向上射出，如果在空间加上一定大小的匀强电场和匀强磁场后，能保证小球沿方向做匀减速直线运动，求（1）所加匀强电场的最小值和匀强磁场的方向，（2）电场最小时，匀减速的加速度等于多少，（3）加了这两个场后，经多长时间速度变为零?0υ0υ42．如图所示，在一正交的电场和磁场中，一带电荷量为＋q、质量为m的金属块沿倾角为θ的粗糙绝缘斜面由静止开始下滑．已知电场强度为E，方向竖直向下；磁感应强度为B，方向垂直纸面向里；斜面的高度为h．金属块滑到斜面底端时恰好离开斜面，设此时的速度为v，则()A．金属块从斜面顶端滑到底端的过程中，做的是加速度逐渐减小的加速运动B．金属块从斜面顶端滑到底端的过程中，机械能增加了qEhC．金属块从斜面顶端滑到底端的过程中，机械能增加了mv2－mghD．金属块离开斜面后将做匀速圆周运动产生多少热量？12[答案]C5高频点三带电粒子在分区域组合场中的运动6在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图6－7所示.不计粒子重力，求：(1)M、N两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.例三78910(1)带电粒子在复合场中做直线运动时，要判断是否为匀速直线运动，如果有洛伦兹力存在的直线运动，一般为匀速直线运动.(2)带电粒子在复合场中的匀速圆周运动，往往是除洛伦兹力以外，其他力的合力为零的情况，这时要注意挖掘潜在条件.11二、带电粒子在组合场或复合场中运动的实例1.质谱仪(1)用途：测量带电粒子的质量和分析同位素.(2)原理：如图8-3-1所示，先用电场加速，再进入磁场偏转.利用电场加速(无初速度释放)：qU＝Ek＝12mv2；利用磁场偏转：r＝2mEkqB＝2mUqB2.2.回旋加速器(1)用途：产生大量高能量带电粒子.(2)原理：如图8-3-2所示，电场用来对粒子加速，磁场用来使粒子回旋从而能反复加速；回旋加速器中所加交变电压的频率f与带电粒子做匀速圆周运动的频率相等；回旋加速器最粒子电量、质量和磁感应强度一定的情况下，回旋加速器的半径R越大，粒子的能量就越大.图8-3-2后使粒子得到的能量，可由公式Ek＝12mv2＝q2B2R22m来计算，在3.速度选择器(如图8-3-3所示)图8-3-3(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直.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qE＝qvB，即v＝______，与粒子的电性、电荷量和质量无关.EB4.磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能.正(2)根据左手定则，如图8-3-4所示的B板是发电机____极.(3)磁流体发电机两极板间的距离为l，等离子体速度为v，磁场磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差U＝Blv.图8-3-45.电磁流量计电磁流量计的构造和原理：如图8-3-5所示，一圆形(也可是其他形状)导管的直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体在管内流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下发生偏转，使a、b间出现电势差.当自由电荷所受到的电场力与洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定.图8-3-5由qvB＝qE＝qUd，可得：v＝UBd，流量Q＝Sv＝πd24·UBd＝πdU4B.