第3单元 带电粒子在复合场中的运动 必备知识要打牢 抓双基 固本源 得基础分 掌握程度 HIBEL ZHISHI YAD DALAO 知识点 带电粒子在复合场中的运动 「想一想] 带电粒子在复合场中什么时候静止或做直线运动? 什么时候做匀速圆周运动? MYKONGLONG
带电粒子在复合场中的运动 [想一想] 带电粒子在复合场中什么时候静止或做直线运动？ 什么时候做匀速圆周运动？
「提示]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。 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 场的平面内将做匀速圆周运动。 2.复合场中带电粒子在重力、电场力(为恒力时) 洛伦兹力三个力作用下能做匀变速直线运动吗? 「提示]不能,因为重力和电场力为恒力,而洛伦 兹力随速度的增加而增加,故三力的合力一定发生变化。 带电粒子不能做匀变速直线运动。 MYKONGLONG
[提示] 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。 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 场的平面内将做匀速圆周运动。 2．复合场中带电粒子在重力、电场力(为恒力时)、 洛伦兹力三个力作用下能做匀变速直线运动吗？ [提示] 不能，因为重力和电场力为恒力，而洛伦 兹力随速度的增加而增加，故三力的合力一定发生变化。 带电粒子不能做匀变速直线运动
记一记 1.复合场 复合场是指电场、磁场和重力场并存,或其中某 两场并存,或分区域存在。从场的复合形式上一般可分 为如下四种情况:①相邻场;②重叠场;③交替场;④ 交变场。 2.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。 MYKONGLONG
[记一记] 1．复合场 复合场是指电场、 和重力场并存，或其中某 两场并存，或分区域存在。从场的复合形式上一般可分 为如下四种情况：①相邻场；②重叠场；③交替场；④ 交变场。 2．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 。 磁场 匀速直线运动
(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。 (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。 MYKONGLONG
(2)匀速圆周运动 当带电粒子所受的重力与电场力大小 ，方向 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 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 度方向不在同一条直线上，粒子做 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。 相等 相反 匀速圆周 非匀
「试一试 Q 1地球大气层外部有一层复杂的电离层,x 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8-3-1所示的电场和磁场;图8-3-1 电场的方向在纸面内斜向左下方,磁场的方向垂直纸 面向里。此时一带电宇宙粒子恰以速度垂直于电场 和磁场射入该区域,不计重力作用,则在该区域中, 有关该带电粒子的运动情况可能的是 MYKONGLONG
[试一试] 1.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8－3－1所示的电场和磁场； 电场的方向在纸面内斜向左下方，磁场的方向垂直纸 面向里。此时一带电宇宙粒子恰以速度v垂直于电场 和磁场射入该区域，不计重力作用，则在该区域中， 有关该带电粒子的运动情况可能的是 ( ) 图8－3－1
A.仍做直线运动 B.立即向左下方偏转 C.立即向右上方偏转D.可能做匀速圆周运动 解析:比较Eq与Bq,因二者开始时方向相反,当二者 相等时,A正确;当Eq>Bq时,向电场力方向偏,当 Eq<BqU时,向洛伦兹力方向偏,B、C正确;有电场力 存在,粒子不可能做匀速圆周运动,D错 答案:ABC MYKONGLONG
A．仍做直线运动 B．立即向左下方偏转 C．立即向右上方偏转 D．可能做匀速圆周运动 解析：比较Eq与Bqv，因二者开始时方向相反，当二者 相等时，A正确；当Eq＞Bqv时，向电场力方向偏，当 Eq＜Bqv时，向洛伦兹力方向偏，B、C正确；有电场力 存在，粒子不可能做匀速圆周运动，D错。 答案：ABC
知识点二 带电粒子在复合场中运动的应用实例 「想一想] 速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计在正常 工作达到稳定后,带电粒子的受力有什么共同特征? 提示]电场力与洛伦兹力受力平衡。 MYKONGLONG
带电粒子在复合场中运动的应用实例 [想一想] 速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计在正常 工作达到稳定后，带电粒子的受力有什么共同特征？ [提示] 电场力与洛伦兹力受力平衡
「记一记 装置 原理图 规律 速度选 E 若 qB=Eq,即 U B,粒子 择器 做匀速直线运动 等离子体射入,受洛伦兹力偏 发电机”/转,使两极板带正、负电,两极 磁流体 ×电压为U时稳定, qv0 B U= UbD MYKONGLONG
[记一记] 装置 原理图 规律 速度选 择器 若 qv0B＝Eq，即 v0＝ E B，粒子 做 运动 磁流体 发电机 等离子体射入，受洛伦兹力偏 转，使两极板带正、负电，两极 电压为 U 时稳定，q U d＝ ， U＝ 匀速直线 qv0B v0Bd
装置原理图 规律 电磁流r 1Dg≈qoB所以7=DB所以Q 量计 U D US= DB(2 当磁场方向与电流方向垂直 霍尔效 时,导体在与磁场、电流方向 应 都垂直的方向上出现电势差 MYKONGLONG
装置 原理图 规律 电磁流 量计 U D q＝ 所以v＝ 所以Q ＝vS＝ 霍尔效 应 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电势差 qvB U DBπ D 2 2 U DB
试一试 2为监测某化工厂的污水排放量,技术人 员在该厂的排污管末端安装了如图8 3-2所示的流量计。该装置由绝缘材 料制成,长、宽、高分别为a、b、C,图8-3-2 左右两端开口。在垂直于上下底面方向加磁感应强度 大小为B的匀强磁场,在前后两个内侧面分别固定有 金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置 时,电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示 污水流量(单位时间内排出的污水体积),下列说法中 正确的是 MYKONGLONG
[试一试] 2.为监测某化工厂的污水排放量，技术人 员在该厂的排污管末端安装了如图8－ 3－2所示的流量计。该装置由绝缘材 料制成，长、宽、高分别为a、b、c， 左右两端开口。在垂直于上下底面方向加磁感应强度 大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有 金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置 时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示 污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中 正确的是 ( ) 图8－3－2