带电粒子在匀强磁场中的运动学案7.doc

带电粒子在匀强磁场中的运动学案7.doc. net 教师助手学生帮手家长朋友 . net . net 教师助手学生帮手家长朋友 . net 【学****目标】 1 .掌握带电粒子在复合场中运动的有关问题及基本方法。 2 .解决带电粒子在复合场中运动规律的实际应用问题。【学****重、难点】建立带电粒子在复合场中运动的物理情景并与解析几何知识有机结合, 将物理问题化归为数学问题【专题要点】一、复合场 1 .复合场是指电场、磁场、重力场并存,, 必须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用或其中某两种力的作用, 因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要。 2 .两种模型(1 )组合场:即电场与磁场有明显的界线, 带电粒子分别在两个区域内做两种不同的运动, 即分段运动, 该类问题运动过程较为复杂, 但对于每一段运动又较为清晰易辨, 往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度, 具有承上启下的作用. (2 )复合场:即在同一区域内同时有电场、磁场和重力场或其中某两种场,些类问题看似简单,受力不复杂,但仔细分析其运动往往比较难以把握。二、带电粒子在复合场电运动 1 .当带电粒子在复合场中所受的合外力为 0 时,粒子将做匀速直线运动或静止。 2 .带电微粒在三个场共同作用下做直线运动: 重力和电场力是恒力,它们的合力也是恒力: 当带电微粒的速度平行于磁场时, 不受洛伦兹力, 因此可能做匀速运动也可能做匀变速运动; 当带电微粒的速度垂直于磁场时,一定做匀速运动。 3 .带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动:必然是电场力和重力平衡,而洛伦兹力充当向心力。 4 .当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时,粒子将做变加速运动,这类问题一般只能用能量关系处理。三、复合场中的特殊物理模型 1. 速度选择器如图所示, 粒子经加速电场后得到一定的速度 v 0, 进入正交的电场和磁场, 受到的电场力与洛仑兹力方向相反, 若使粒子沿直线从右边孔中出去,则有 qv 0B= qE,v 0 =E/B ,若 v=v 0 =E/B , 粒子做直线运动,与粒子电量、电性、质量无关(1 )若 v< E/B ,电场力大,粒子向电场力方向偏,电场力做正功,动能增加。(2 )若 v> E/B ,洛仑兹力大,粒子向磁场力方向偏,电场力做负功,动能减少。(3 )回顾质谱仪 2 .磁流体发电机如图所示,正、负离子( 等离子体) 高速喷入偏转磁场 B中. 在洛仑兹力作用下,正、负离子分别向上、下极板偏转、积累, 从而在板间形成一个向下的电场. qvB=qE,E=U/d 时电势差稳定 U= dvB ,这就相当于一个可以对外供电的电源. 3 .电磁流量计 . net 教师助手学生帮手家长朋友 . net . net 教师助手学生帮手家长朋友 . net h qB图 11-4-8 如图所示,一圆形导管直径为 d ,用非磁性材料制成, 其中有可以导电的液体向左流动. 导电液体中的自由电荷( 正负离子) 在洛仑兹力作用下纵向偏转, a,b , a、b 间的电势差就保持稳定. 由 Bqv=Eq,E=U/d ,可得 v=U/Bd .流量 Q=Sv= π Ud/4B 4. 霍尔元件( 霍尔效应) (1) 霍尔效应:在匀强磁场中放置