4带电粒子在复合场中的运动.ppt

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1、一、复合场一、复合场复合场是指电场、复合场是指电场、和重力场并存和重力场并存,或其中或其中某两场并存某两场并存,或分区域存在或分区域存在.二、带电粒子在复合场中的运动分类二、带电粒子在复合场中的运动分类1.1.静止或匀速直线运动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当带电粒子在复合场中所受合外力为零时,将处将处于于 状态或做状态或做 .带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动 磁场磁场匀速直线运动匀速直线运动静止静止2.2.匀速圆周运动匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小当带电粒子所受的重力与电场力大小 ,方方向向 时时,带电粒子在洛伦兹力的作用下带电粒子在洛伦

2、兹力的作用下,在在垂直于匀强磁场的平面内做垂直于匀强磁场的平面内做 运动运动.3.3.较复杂的曲线运动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当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化,且且与初速度方向不在同一条直线上与初速度方向不在同一条直线上,粒子做粒子做 变变速曲线运动速曲线运动,这时粒子运动轨迹既不是圆弧这时粒子运动轨迹既不是圆弧,也也不是抛物线不是抛物线.相等相等相反相反匀速圆周匀速圆周非匀非匀4.4.分阶段运动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带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域区域,其运动情况随区域发生变化其运动情况随区域发生变化,其运动过程其运

3、动过程由几种不同的运动阶段组成由几种不同的运动阶段组成.研究带电粒子在复合场中的运动时研究带电粒子在复合场中的运动时,首先要明确各首先要明确各种不同力的性质和特点种不同力的性质和特点;其次要正确地画出其运动其次要正确地画出其运动轨迹轨迹,再选择恰当的规律求解再选择恰当的规律求解.三、电场磁场分区域应用实例三、电场磁场分区域应用实例1.1.电视显像管电视显像管电视显像管是应用电子束电视显像管是应用电子束 (填填“电偏转电偏转”或或“磁偏转磁偏转”)的原理来工作的的原理来工作的,使电子束偏转的使电子束偏转的 (填填“电场电场”或或“磁场磁场”)是由两对偏是由两对偏 转线圈产生的转线圈产生的.显像管

4、工作时显像管工作时,由由 发射电子发射电子 束束,利用磁场来使电子束偏转利用磁场来使电子束偏转,实现电视技术实现电视技术 中的中的 ,使整个荧光屏都在发光使整个荧光屏都在发光.2.2.质谱仪质谱仪(1)(1)构造构造:如图如图1 1所示所示,由粒子源、由粒子源、和照相底片等构成和照相底片等构成.磁偏转磁偏转磁场磁场阴极阴极扫描扫描加速电场加速电场偏转磁场偏转磁场图图1 1 (2)(2)原理原理:粒子由静止被加速电场加速粒子由静止被加速电场加速,根据动根据动能定理可得关系式能定理可得关系式 粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转,做匀速圆周运做匀速圆周运动动,根据牛顿第

5、二定律得关系式根据牛顿第二定律得关系式 由由两式可得出需要研究的物理量两式可得出需要研究的物理量,如粒子轨道半如粒子轨道半径、粒子质量、比荷径、粒子质量、比荷.r r=,m m=,=.3.3.回旋加速器回旋加速器(1)(1)构造构造:如图如图2 2所示所示,D D1 1、D D2 2是半圆金属盒是半圆金属盒,D D形盒形盒的缝隙处接的缝隙处接 电源电源.D D形盒处于匀强磁场形盒处于匀强磁场中中.交流交流图图2(2)(2)原理原理:交流电的周期和粒子做圆周运动的周交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等期相等,粒子在圆周运动的过程中一次一次地经粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过过D D形盒缝隙

6、形盒缝隙,两盒间的电势差一次一次地反向两盒间的电势差一次一次地反向,粒子就会被一次一次地加速粒子就会被一次一次地加速.由由qvBqvB=,得得E Ekmkm=,可见粒子获得的最大动能由可见粒子获得的最大动能由 和和D D形盒形盒 决定决定,与加速电压与加速电压无关无关.磁感应强度磁感应强度B B半径半径R R四、电场磁场同区域并存应用实例四、电场磁场同区域并存应用实例1.1.速度选择器速度选择器如图如图3 3所示所示,平行板中电场强平行板中电场强度度E E的方向和磁感应强度的方向和磁感应强度B B的的方向互相方向互相 ,这种装置这种装置能把具有一定速度的粒子选能把具有一定速度的粒子选择出来择出

7、来,所以叫做速度选择器所以叫做速度选择器.带电粒子能够匀速带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器的条件是沿直线通过速度选择器的条件是qEqE=q qv vB B,即即v v=.=.图图3 3垂直垂直2.2.磁流体发电机磁流体发电机根据左手定则根据左手定则,如图如图4 4中的中的B B板是发电机的正极板是发电机的正极.磁磁流体发电机两极板间的距离为流体发电机两极板间的距离为d d,等离子体速度为等离子体速度为v v,磁场磁感应强度为磁场磁感应强度为B B,则两极板间能达到的最大则两极板间能达到的最大电势差电势差U U=.d dv vB B图图4 43.3.电磁流量计电磁流量计工作原理工作原理:如图

8、如图5 5所示所示,圆形导管直径为圆形导管直径为d d,用用 制成制成,导电液体在管中向左流动导电液体在管中向左流动,导导电液体中的自由电荷电液体中的自由电荷(正、负离子正、负离子),),在洛伦兹力在洛伦兹力的作用下横向偏转的作用下横向偏转,a a、b b间出现电势差间出现电势差,形成电形成电场场,当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时,a a、b b间的电势差就保持稳定间的电势差就保持稳定,即即q qv vB B=qEqE=q q ,所以所以v v=,因因此液体流量此液体流量Q Q=S Sv v=.非磁性材料非磁性材料图图5 54.4.霍尔效应霍尔效应:

9、在匀强磁场中放置一个矩形截面的载在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体流导体,当当 与电流方向垂直时与电流方向垂直时,导体导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了 ,这个现象称为霍尔效应这个现象称为霍尔效应.所产生的电势所产生的电势差称为霍尔电势差差称为霍尔电势差,其原理如图其原理如图6 6所示所示.理解带电粒子在复合场中运动的这几个实例时理解带电粒子在复合场中运动的这几个实例时,一定要从其共性一定要从其共性qEqE=q qv vB B出发出发.磁场方向磁场方向电势差电势差图图6 6磁偏转与电偏转的区别磁偏转与电偏转的区别 磁偏转 电偏转 受力特征 v

10、v垂直B B时,F FB B=q qv vB B,v v不垂直于B B时,F FB B=q qv vB Bsin sin,F FB B为变力,只改变v v方向 无论v v是否与E E垂直,F FE E=qEqE,F FE E为恒力 运动规律 圆周运动 T T=,=,R R=类平抛运动v vx x=v v0 0,v vy y=x x=v v0t t,y y=偏转情况 若没有磁场边界,粒子所能偏转的角度不受限制 因做类平抛运动,在相等的时间内偏转的角度往往不等 动能变化 动能不变 动能不断增大且增大得越来越快 特别提示特别提示(1)(1)电偏转和磁偏转分别是利用电场和磁场对电偏转和磁偏转分别是利用

11、电场和磁场对(运运动动)电荷产生电场力和洛伦兹力的作用电荷产生电场力和洛伦兹力的作用,控制其运控制其运动方向和轨迹动方向和轨迹.(2)(2)两类运动的受力情况和处理方法差别很大两类运动的受力情况和处理方法差别很大,要要首先进行区别分析首先进行区别分析,再根据具体情况处理再根据具体情况处理.带电粒子在复合场中运动的分类带电粒子在复合场中运动的分类1.1.带电粒子在复合场中无约束情况下的运动带电粒子在复合场中无约束情况下的运动(1)(1)磁场力、重力并存磁场力、重力并存若重力和洛伦兹力平衡若重力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线则带电体做匀速直线运动运动.若重力和洛伦兹力不平衡若重力和洛伦兹力不平

12、衡,则带电体将做复杂则带电体将做复杂曲线运动曲线运动,因因F F洛洛不做功不做功,故机械能守恒故机械能守恒,由此可求由此可求解问题解问题.(2)(2)电场力、磁场力并存电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子不计重力的微观粒子)若电场力和洛伦兹力平衡若电场力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直则带电体做匀速直线运动线运动.若电场力和洛伦兹力不平衡若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电体做复杂则带电体做复杂曲线运动曲线运动,因因F F洛洛不做功不做功,可用动能定理求解问题可用动能定理求解问题.(3)(3)电场力、磁场力、重力并存电场力、磁场力、重力并存若三力平衡若三力平衡,一定做匀速直线运动一定做匀速直线运

13、动.若重力与电场力平衡若重力与电场力平衡,一定做匀速圆周运动一定做匀速圆周运动.若合力不为零且与速度方向不垂直若合力不为零且与速度方向不垂直,做复杂的做复杂的曲线运动曲线运动,因因F F洛洛不做功不做功,可用能量守恒或动能定可用能量守恒或动能定理求解问题理求解问题.2.2.带电粒子在复合场中有约束情况下的运动带电粒子在复合场中有约束情况下的运动带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下等约束的情况下,常见的运动形式有直线运动和常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功

14、情况恒力做功情况,并注意洛伦兹力不做功的特点并注意洛伦兹力不做功的特点,用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果求出结果.3.3.带电粒子在复合场中运动的临界值问题带电粒子在复合场中运动的临界值问题由于带电粒子在复合场中受力情况复杂、运动由于带电粒子在复合场中受力情况复杂、运动情况多变情况多变,往往出现临界问题往往出现临界问题,这时应以题目中这时应以题目中的的“最大最大”、“最高最高”、“至少至少”等词语为突等词语为突破口破口,挖掘隐含条件挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方根据临界条件列出辅助方程程,再与其他方程联立求解再与其他方程联立求解.特

15、别提示特别提示带电粒子在复合场中运动的问题带电粒子在复合场中运动的问题,往往综合性较往往综合性较强、物理过程复杂强、物理过程复杂.在分析处理该部分的问题时在分析处理该部分的问题时,要充分挖掘题目的隐含信息要充分挖掘题目的隐含信息,利用题目创设的情利用题目创设的情景景,对粒子做好受力分析、运动过程分析对粒子做好受力分析、运动过程分析,培养培养空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力处理物理问题的能力.带电粒子在复合场中运动问题分析带电粒子在复合场中运动问题分析1.1.弄清复合场的组成弄清复合场的组成,一般有磁场、电场的复合一般有磁场、电场

16、的复合;磁场、重力场的复合磁场、重力场的复合;磁场、电场、重力场三者磁场、电场、重力场三者的复合的复合.2.2.正确受力分析正确受力分析,除重力、弹力、摩擦力外要特别除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析注意静电力和磁场力的分析.3.3.确定带电粒子的运动状态确定带电粒子的运动状态,注意运动情况和受力注意运动情况和受力情况的结合情况的结合.4.4.对于粒子连续通过几个不同情况场的问题对于粒子连续通过几个不同情况场的问题,要分要分阶段进行处理阶段进行处理.转折点的速度往往成为解题的突转折点的速度往往成为解题的突破口破口.5.5.画出粒子运动轨迹画出粒子运动轨迹,灵活选择不同的运动规

17、律灵活选择不同的运动规律.(1)(1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时,根据受力平衡列方程求解根据受力平衡列方程求解.(2)(2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时,应用牛顿定律结合圆周运动规律求解应用牛顿定律结合圆周运动规律求解.(3)(3)当带电粒子做复杂曲线运动时当带电粒子做复杂曲线运动时,一般用动能一般用动能定理或能量守恒定律求解定理或能量守恒定律求解.(4)(4)对于临界问题对于临界问题,注意挖掘隐含条件注意挖掘隐含条件.:在解决复合场问题时在解决复合场问题时,带电粒子的重力是否考虑带电粒子的重力是否考虑是

18、正确而快速解题的前提是正确而快速解题的前提,如何确定粒子的重力如何确定粒子的重力是否需要考虑是否需要考虑?提示提示:复合场中粒子重力是否考虑的三种情况复合场中粒子重力是否考虑的三种情况(1)(1)对于微观粒子对于微观粒子,如电子、质子、离子等如电子、质子、离子等,因为因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小,可以忽略可以忽略;而对于一些实际物体而对于一些实际物体,如带电小球、如带电小球、液滴、金属块等一般应当考虑其重力液滴、金属块等一般应当考虑其重力.(2)(2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的在题目中有明确说明是否要考虑重力的,这这种情况比较正规

19、种情况比较正规,也比较简单也比较简单.(3)(3)不能直接判断是否要考虑重力的不能直接判断是否要考虑重力的,在进行受在进行受力分析与运动分析时力分析与运动分析时,要由分析结果确定是否要要由分析结果确定是否要考虑重力考虑重力.题型题型1 1 带电粒子在分区域场中的运动带电粒子在分区域场中的运动【例例1 1】如图如图7 7所示所示,匀强电场区域和匀强磁场区匀强电场区域和匀强磁场区域紧邻且宽度相等均为域紧邻且宽度相等均为d d,电场方向在纸平面内电场方向在纸平面内竖直向下竖直向下,而磁场方向垂直纸面向里而磁场方向垂直纸面向里.一带正电一带正电粒子从粒子从O O点以速度点以速度v v0 0沿垂直电场方

20、向进入电场沿垂直电场方向进入电场,从从A A点出电场进入磁场点出电场进入磁场,离开电场时带电粒子在离开电场时带电粒子在电场方向的偏转位移为电场宽度的一半电场方向的偏转位移为电场宽度的一半,当粒子当粒子从磁场右边界上从磁场右边界上C C点穿出磁场时速度方向与进入点穿出磁场时速度方向与进入电场电场O O点时的速度方向一致点时的速度方向一致,d d、v v0 0已知已知(带电粒带电粒子重力不计子重力不计),),求求:题型探究题型探究图图7 7(1)(1)粒子从粒子从C C点穿出磁场时的速度点穿出磁场时的速度.(2)(2)电场强度和磁感应强度的比值电场强度和磁感应强度的比值.带电粒子在分区域电场、磁场

21、中运动问题思路导带电粒子在分区域电场、磁场中运动问题思路导图图变式练习变式练习1 如如图图8 8所示所示,空间空间分布着有理想边界的匀强电分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场场和匀强磁场.左侧匀强电场左侧匀强电场的场强大小为的场强大小为E E、方向水平向、方向水平向右右,电场宽度为电场宽度为L L;中间区域匀中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为强磁场的磁感应强度大小为B B,方向垂直纸面向外方向垂直纸面向外;右侧区域为垂直纸面向里的匀强磁场右侧区域为垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度磁感应强度也为也为B B.一个质量为一个质量为m m、电荷量为、电荷量为q q、不计重力的带、不计重力的带正电的粒

22、子从电场的左边缘的正电的粒子从电场的左边缘的O O点由静止开始运动点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到又回到O O点点,然后重复上述运动过程然后重复上述运动过程.求求:图图8 8(1)(1)中间磁场区域的宽度中间磁场区域的宽度d d.(2)(2)带电粒子从带电粒子从O O点开始运动到第一次回到点开始运动到第一次回到O O点所用点所用时间时间t t.题型题型2 2 带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动【例例2 2】如图如图9 9所示所示,在水平在水平地面上方有一范围足够大的地面上方有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强互相正

23、交的匀强电场和匀强磁场区域磁场区域.磁场的磁感应强磁场的磁感应强度为度为B B,方向水平并垂直纸面方向水平并垂直纸面向里向里.一质量为一质量为m m、带电荷量为、带电荷量为q q的带正电微粒在的带正电微粒在此区域内沿竖直平面此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面垂直于磁场方向的平面)做速度大小为做速度大小为v v的匀速圆周运动的匀速圆周运动,重力加速度为重力加速度为g g.(1)(1)求此区域内电场强度的大小和方向求此区域内电场强度的大小和方向.图图9 9(2)(2)若某时刻微粒在场中运动到若某时刻微粒在场中运动到P P点时点时,速度与水速度与水平方向的夹角为平方向的夹角为6060,且已知且

24、已知P P点与水平地面间点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径的距离等于其做圆周运动的半径.求该微粒运动求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离到最高点时与水平地面间的距离.(3)(3)当带电微粒运动至最高点时当带电微粒运动至最高点时,将电场强度的将电场强度的大小变为原来的大小变为原来的 (方向不变方向不变,且不计电场变化且不计电场变化对原磁场的影响对原磁场的影响),),且带电微粒能落至地面且带电微粒能落至地面,求带求带电微粒落至地面时的速度大小电微粒落至地面时的速度大小.变式练习变式练习2 2 如图如图1010所示所示,空间空间存在匀强电场和匀强磁场存在匀强电场和匀强磁场,电场电场方向为

25、方向为y y轴正方向轴正方向,磁场方向垂磁场方向垂直于直于xOyxOy平面平面(纸面纸面)向外向外,电场电场和磁场都可以随意加上或撤除和磁场都可以随意加上或撤除,重新加上的电场或磁场与撤除前的一样重新加上的电场或磁场与撤除前的一样.一带正电荷的一带正电荷的粒子从粒子从P P(x x=0,=0,y y=h h)点以一定的速度平行于点以一定的速度平行于x x轴正向入射轴正向入射.这时若只有磁场这时若只有磁场,粒子将做半径为粒子将做半径为R R0 0的圆周运动的圆周运动;若同若同时存在电场和磁场时存在电场和磁场,粒子恰好做直线运动粒子恰好做直线运动.现在现在,只加电只加电场场,当粒子从当粒子从P P

26、点运动到点运动到x x=R R0 0平面平面(图中虚线所示图中虚线所示)时时,立立即撤除电场同时加上磁场即撤除电场同时加上磁场,粒子继续运动粒子继续运动,其轨迹与其轨迹与x x轴轴交于交于M M点点.不计重力不计重力.求求:图图1010(1)(1)粒子到达粒子到达x x=R R0 0平面时速度方向与平面时速度方向与x x轴的夹角以及轴的夹角以及粒子到粒子到x x轴的距离轴的距离.(2)(2)M M点的横坐标点的横坐标x xM M.题型题型3 带电粒子在复合场中的运动模型带电粒子在复合场中的运动模型【例例3 3】飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析析.如图如图1

27、111所示所示,在真空状态下在真空状态下,脉冲阀脉冲阀P P喷出微喷出微量气体量气体,经激光照射产生不同价位的正离子经激光照射产生不同价位的正离子,自自a a板小孔进入板小孔进入a a、b b间的加速电场间的加速电场,从从b b板小孔射出板小孔射出,沿中线方向进入沿中线方向进入M M、N N板间的偏转控制区板间的偏转控制区,到达探到达探测器测器.已知元电荷电荷量为已知元电荷电荷量为e e,a a、b b板间距为板间距为d d,极极板板M M、N N的长度和间距均为的长度和间距均为L L.不计离子重力及进不计离子重力及进入入a a板时的初速度板时的初速度.图图1111(1)(1)当当a a、b

28、b间的电压为间的电压为U U1 1时时,在在M M、N N间加上适当的电间加上适当的电压压U U2 2,使离子到达探测器使离子到达探测器.请推导出离子的全部飞行请推导出离子的全部飞行时间时间t t与比荷与比荷K K(K K=nene/m m)的关系式的关系式.(2)(2)去掉偏转电压去掉偏转电压U U2 2,在在M M、N N间加上垂直于纸面的匀间加上垂直于纸面的匀强磁场强磁场,磁感应强度为磁感应强度为B B,若进入若进入a a、b b间所有离子质间所有离子质量均为量均为m m,要使所有的离子均能通过控制区从右侧要使所有的离子均能通过控制区从右侧飞出飞出,a a、b b间的加速电压间的加速电压

29、U U1 1至少为多少至少为多少?如图如图1212甲是质谱仪的工作原理示意图甲是质谱仪的工作原理示意图.设法使某设法使某有机化合物的气态分子导入图中的有机化合物的气态分子导入图中的A A容器容器,使它受到电使它受到电子束轰击子束轰击,失去一个电子成为正一价的离子失去一个电子成为正一价的离子.离子从狭离子从狭缝缝S S1 1以很小的速度进入电压为以很小的速度进入电压为U U的加速电场区的加速电场区(初速度不初速度不计计),),加速后再通过狭缝加速后再通过狭缝S S2 2从小孔从小孔G G垂直于垂直于MNMN射入偏转磁射入偏转磁场场,该偏转磁场是一个以直线该偏转磁场是一个以直线MNMN为上边界、方

30、向垂直于为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为B B.离子经偏离子经偏转磁场后转磁场后,最终到达照相底片上的最终到达照相底片上的H H点点(图中未画出图中未画出),),测测得得G G、H H间的距离为间的距离为d d,粒子的重力可忽略不计粒子的重力可忽略不计.试求试求:图图1212(1)(1)该粒子的比荷该粒子的比荷(q q/m m).).(2)(2)若偏转磁场为半径为若偏转磁场为半径为 d d的圆形区域的圆形区域,且与且与MNMN相切相切于于G G点点,如图乙所示如图乙所示,其它条件不变其它条件不变.仍保证上述粒子从仍保证上述粒子从G

31、G点垂直于点垂直于MNMN进入偏转磁场进入偏转磁场,最终仍然到达照相底片上最终仍然到达照相底片上的的H H点点,则磁感应强度则磁感应强度 的比值为多少的比值为多少?素能提升素能提升1.1.有一个带电量为有一个带电量为+q q、重为、重为G G的小球的小球,从从两竖直的带电平行板上方两竖直的带电平行板上方h h处自由落下处自由落下,两极板间另有匀强磁场两极板间另有匀强磁场,磁感应强度为磁感应强度为B B,方向如图方向如图1313所示所示,则带电小球通过有则带电小球通过有电场和磁场的空间时电场和磁场的空间时,下列说法错误的下列说法错误的是是 ()()A.A.一定作曲线运动一定作曲线运动B.B.不可

32、能做曲线运动不可能做曲线运动C.C.有可能做匀加速运动有可能做匀加速运动D.D.有可能做匀速运动有可能做匀速运动图图13132.2.空间存在一匀强磁场空间存在一匀强磁场B B,其方向垂直其方向垂直纸面向里纸面向里,另有一个点电荷另有一个点电荷+Q Q的电的电场场,如图如图1414所示所示,一带电粒子一带电粒子q q以初以初速度速度v v0 0从某处垂直电场、磁场入射从某处垂直电场、磁场入射,初位置到点电荷的距离为初位置到点电荷的距离为r r,则粒子则粒子在电、磁场中的运动轨迹可能为在电、磁场中的运动轨迹可能为()()A.A.以以+Q Q为圆心为圆心,r r为半径的纸面内的圆周为半径的纸面内的圆

33、周B.B.沿初速度沿初速度v v0 0方向的直线方向的直线C.C.开始阶段在纸面内向左偏的曲线开始阶段在纸面内向左偏的曲线D.D.开始阶段在纸面内向右偏的曲线开始阶段在纸面内向右偏的曲线图图14143.3.在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内内(不计重力不计重力),),电子可能沿水平方向向右做直线电子可能沿水平方向向右做直线运动的是运动的是()4.4.如图如图1515所示所示,空间存在竖直空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场面向里的匀强磁场.一带电一带电粒子在电场力和洛伦兹力粒子在电场力和洛伦兹力共同作用下共同作

34、用下,从静止开始自从静止开始自A A点沿曲线点沿曲线ACBACB运动运动,到达到达B B点时速度为零点时速度为零,C C为运为运动的最低点动的最低点,不计重力不计重力,则则()A.A.该粒子必带正电荷该粒子必带正电荷B.B.A A、B B两点位于同一高度两点位于同一高度C.C.粒子到达粒子到达C C时的速度最大时的速度最大D.D.粒子到达粒子到达B B点后点后,将沿原曲线返回将沿原曲线返回A A点点图图15155.5.如图如图1616所示所示,空间内存在着方向空间内存在着方向竖直向下的匀强电场竖直向下的匀强电场E E和垂直纸和垂直纸面向里的匀强磁场面向里的匀强磁场B B.一个质量一个质量为为m

35、 m的带电液滴的带电液滴,在竖直平面内在竖直平面内做圆周运动做圆周运动,下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A.A.液滴在运动过程中速率不变液滴在运动过程中速率不变B.B.液滴所带电荷一定为负电荷液滴所带电荷一定为负电荷,电荷量大小为电荷量大小为 mgmg/E EC.C.液滴一定沿顺时针方向运动液滴一定沿顺时针方向运动D.D.液滴可以沿逆时针方向运动液滴可以沿逆时针方向运动,也可以沿顺时针也可以沿顺时针 方向运动方向运动图图16166.6.回旋加速器是用于加速带回旋加速器是用于加速带电粒子流电粒子流,使之获得很大使之获得很大动能的仪器动能的仪器,其核心部分其核心部分是两个是两个D D形金属

36、扁盒形金属扁盒,两两盒分别和一高频交流电源盒分别和一高频交流电源两极相接两极相接,以便在盒间狭缝中形成匀强电场以便在盒间狭缝中形成匀强电场,使粒子每次穿过狭缝都得到加速使粒子每次穿过狭缝都得到加速.两盒放在两盒放在匀强磁场中匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面磁场方向垂直于盒底面,粒子源粒子源置于盒的圆心附近置于盒的圆心附近,若粒子源射出的粒子电荷若粒子源射出的粒子电荷量为量为q q、质量为、质量为m m,粒子最大回旋半径为粒子最大回旋半径为R Rm m,其运其运动轨迹如图动轨迹如图1717所示所示.问问:图图1717(1)(1)粒子在盒内做何种运动粒子在盒内做何种运动?(2)(2)粒子在两盒间狭

37、缝内做何种运动粒子在两盒间狭缝内做何种运动?(3)(3)所加交变电压频率为多大所加交变电压频率为多大?粒子运动角速度粒子运动角速度为多大为多大?(4)(4)粒子离开加速器时速度为多大粒子离开加速器时速度为多大?(5)(5)设两设两D D形盒间电场的电势差为形盒间电场的电势差为U U,盒间距离为盒间距离为d d,求加速到上述能量所需的时间求加速到上述能量所需的时间.7.7.在地面上方某处的真空室里存在着在地面上方某处的真空室里存在着水平方向的匀强电场水平方向的匀强电场,以水平向右以水平向右和竖直向上为和竖直向上为x x轴、轴、y y轴正方向建立轴正方向建立如图如图1818所示的平面直角坐标系所示

38、的平面直角坐标系.一一质量为质量为m m、带电荷、带电荷 量为量为+q q的微粒从的微粒从点点P P(l l,0),0)由静止释放后沿直线由静止释放后沿直线PQPQ运动运动.当微粒到达点当微粒到达点Q Q(0,-(0,-l l)的的瞬间瞬间,撤去电场撤去电场,同时加上一个垂直同时加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场于纸面向外的匀强磁场(图中未画出图中未画出),),磁感应强度的大磁感应强度的大小小B B=,该磁场有理想的下边界该磁场有理想的下边界,其他方向范围无限其他方向范围无限大大.已知重力加速度为已知重力加速度为g.g.求求:图图1818(1)(1)匀强电场的场强匀强电场的场强E E的大小的大小.(2)(2)撤去电场加上磁场的瞬间撤去电场加上磁场的瞬间,微粒所受合外力的大小和微粒所受合外力的大小和方向方向.(3)(3)欲使微粒不从磁场下边界穿出欲使微粒不从磁场下边界穿出,该磁场下边界的该磁场下边界的y y轴坐轴坐标值应满足什么条件标值应满足什么条件?反思总结反思总结