高考物理一轮复习专题6带电粒子在复合场中的运动ppt课件.pptx

专题6 带电粒子在复合场中的运动 -2- 基础夯实 自我诊断 一、带电粒子在复合场中的运动 1.复合场 (1)叠加场: 电场、 磁场 、重力场共存,或其中某两种场共存。 (2)组合场: 电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠或在同一 区域,但电场、磁场一般交替 出现。 2.带电粒子在复合场中的运动形式 (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 匀速直线 运动状态。 (2)匀速圆周运动 当带电粒子所受的重力与电场力大小相等 ,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 当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化,且与初速度方向不 在同一直线上,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。 (4)分阶段运动 带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域,其运动情况 随区域发生变化,其运动过程由几种不同的运动阶段组成。 -3- 基础夯实 自我诊断 -4- 基础夯实 自我诊断 二、带电粒子在复合场中运动的应用举例 1.质谱仪 (1)构造:如图所示,质谱仪由粒子源、加速电场、匀强磁场和照 相底片组成。 (2)原理:粒子由静止在加速电场中被加速,根据动能定理可得关 系式qU= mv2 。粒子在磁场中受洛伦兹力偏转,做匀速圆周运动 ,根据牛顿第二定律得关系式qvB=m 。 -5- 基础夯实 自我诊断 由以上两式可得出需要研究的物理量,如粒子轨道半径、粒子质 量、比荷。 -6- 基础夯实 自我诊断 2. 回旋加速器 (1)构造:如图所示,D1 、D2是半圆形金属盒,D形盒的缝隙处接交 流电源,D形盒处于匀强磁场中。 (2)原理:交变电流的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子经 电场加速,经磁场回旋, 由qvB= ,得Ekm = ,可见粒子获得的最 大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定,与加速电压无关。 -7- 基础夯实 自我诊断 3.速度选择器 (1)构造:如图所示,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Eq=qvB , 即v= ,速度v与粒子电荷量、电性、质量无关。 -8- 基础夯实 自我诊断 4.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。 (2)根据左手定则,如图中的B是发电机正 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,磁场的磁 感应强度为B,则由qE=q =qvB得两极板间能达到的最大电势差 U=BLv 。 -9- 基础夯实 自我诊断 5. 电磁流量计 工作原理:如图所示, 圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,导电 液体在管中向左流动,导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦 兹力的作用下发生偏转,a 、b间出现电势差,形成电场, 当自由电荷 所受的电场力和洛伦兹力平衡时,a 、b间的电势差就保持稳定, -10- 基础夯实 自我诊断 6.霍尔效应 在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体, 当磁场方向 与电 流方向垂直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了 电 势差 ,这种现象称为霍尔效应,所产生的电势差称为霍尔电势差, 其原理如图所示。 7. 电视显像管 电视显像管是应用电子束磁偏转 (选填“电偏转”或“磁偏转”)的 原理来工作的,使电子束偏转的磁场 (选填“电场”或“磁场”)是由 两对偏转线圈产生的。显像管工作时, 由 阴极 发射电子束,利用 磁场来使电子束偏转,实现电视技术中的扫描 ,使整个荧光屏都 在发光。 -11- 基础夯实 自我诊断 速度选择器、磁流体发电机、霍尔效应和电磁流量计有什么共 性的地方? 提示速度选择器、磁流体发电机的两极产生稳定电势差时,霍尔 效应中霍尔电势差达到稳定时,电磁流量计电势差达到稳定时,其 本质都是粒子匀速通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场力与 洛伦兹力平衡。 -12- 基础夯实 自我诊断 -13- 基础夯实 自我诊断 1.(多选)地球大气层外部有一层复杂的电离层,既分布有地磁场, 也分布有电场。假设某时刻在该空间中有一小区域存在如图所示