习题课带电粒子在复合场中的运动一、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．非匀变速曲线运动：当带电粒子所受合力大小与方向均变化时，将做非匀变速曲线运动，这类问题一般用能量关系来处理．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．二、带电粒子在复合场中的运动实例带电粒子在复合场中的运动实例除了回旋加速器、质谱仪、速度选择器和磁流体发电机外，比较常见的还有如下两种：1．电磁流量计(1)结构：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横向偏转，a、b间出现电势差，形成电场．(2)原理：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，即：qvB＝qE＝q，所以v＝，因此液体流量Q＝Sv＝·＝．2．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．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U＝k，式中的比例系数k称为霍尔系数．三、带电粒子在组合场中的运动组合场是指电场、磁场同时存在，但各位于一定的区域内(或电场、磁场交替存在，位于同一指定的区域内)．若带电粒子速度方向与磁场方向平行，则在磁场中做匀速直线运动；若带电粒子垂直进入磁场，则做匀速圆周运动．而在电场中，若速度方向与电场线在同一直线上，则做匀变速直线运动；若速度方向与电场线垂直，则做类平抛运动．解决带电粒子在组合场中的运动问题，所需知识如下：四、带电粒子在交变场中的运动带电粒子在交变电场或磁场中的运动情况比较复杂，其运动情况不仅与交变的电场和磁场的变化规律有关，还与粒子进入电磁场的时刻有关，一定要从粒子的受力情况分析入手，分析清楚粒子在不同时间间隔内的运动情况．把粒子的运动分解成多个运动阶段分别进行处理，根据每一阶段上的受力情况确定粒子的运动规律．带电粒子在复合场中的运动如图所示为磁流体发电机的示意图，假设板间距离为d，磁感应强度为B，正、负离子的电荷量为e，射入速度为v，外接电阻为R．试问：(1)图中哪个板是正极板？(2)发电机的电动势是多少？[思路点拨]电源的电动势等于电源未接入电路时两板的电压，所以磁流体发电机的电动势等于两极板未接电路时两板电压．[解析](1)由左手定则可判定上板为正极板．(2)对于匀速穿过磁场的离子：evB＝Ee，其中E＝，所以发电机的电动势为E电＝Bdv．[答案](1)上板(2)Bdv复合场中运动问题的求解技巧带电体在复合场中的运动问题仍是一个力学问题，求解思路与力学问题的求解思路基本相同，仍然按照对带电体进行受力分析，运动过程分析，充分挖掘题目中的隐含条件，根据不同的运动情况建立相应的方程．1．(2018·赣州高二检测)如图为速度选择器示意图，若使之正常工作，则以下叙述正确的是()A．P1的电势必须高于P2的电势B．从S2出来的只能是正电荷，不能是负电荷C．如果把正常工作时的B和E的方向都改变为原来的相反方向，选择器同样正常工作D．匀强磁场的磁感应强度B、匀强电场的电场强度E和被选择的速度v的大小应满足v＝BE解析：选C．速度选择器选择的是速度，与电性和电量都无关，所以B错误．由粒子做匀速直线运动，粒子所受电场力和洛伦兹力等大、反向，若粒子为正电荷，则可知P1的电势低于P2电势，A错误．由qvB＝qE，得v＝，所以D错误．B和E的方向都反向，则洛伦兹力和电场力也都反向，仍然满足平衡条件，选择器同样正常工作，C项正确．带电粒子在组合场中的运动如图所示，在x轴上方有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E．一质量为m、电荷量为－...
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