第三节带电粒子在复合场中的运动

实验高中高三物理学案第1页共2页第三节带电粒子在复合场中的运动基础知识梳理一、带电粒子在复合场中的运动1．复合场：电场、磁场和重力场并存或两种场并存，或分区域并存．粒子在复合场运动时要考虑__________、__________和重力作用．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_______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______与__________大小相等、方向相反时，带电粒子在__________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的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．二、带电粒子在复合场中运动的实例分析1．速度选择器(如图所示)(1)平行板间电场强度E和磁感应强度B互相_____．这种装置能把具有一定_____的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE＝________，即v＝EB.2．磁流体发电机(如图所示)(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把___能直接转化为____能．(2)根据左手定则，如图中的B板是发电机_____．(3)磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为v，磁场磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差U＝_______.3．电磁流量计(1)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流过导管．(2)原理：导电液体中的自由电荷(正、负离子)在_______作用下横向偏转，a、b间出现________，形成电场．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力______时，a、b间的电势差就保持稳定．由Bqv＝Eq＝Udq，可得v＝UBd，液体流量Q＝Sv＝πd24·UBd＝πdU4B.4．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，导体在与实验高中高三物理学案第2页共2页磁场、电流方向都垂直的方向上出现了___________．这个现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为___________或霍尔电压，其原理如图所示．特别提示：分析带电粒子在复合场中的运动时，如果没有明确指出，则对于微观粒子如电子、质子、α粒子、离子等其重力可忽略不计；对于实际物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应考虑重力．三、带电粒子在复合场中运动的一般思路1．带电粒子在复合场中运动的分析方法和一般思路(1)弄清复合场的组成，一般有磁场、电场的复合，磁场、重力场的复合，磁场、电场、重力场三者的复合．(2)正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析．(3)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合．(4)对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题，要分阶段进行处理．(5)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律．①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．②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．③当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解．④对于临界问题，注意挖掘隐含条件．2．复合场中粒子重力是否考虑的三种情况(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应当考虑其重力．(2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单．(3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，要由分析结果确定是否要考虑重力．3．各种场力的特点(1)重力的大小为mg，方向竖直向下，重力做功与路径无关，重力势能的变化总是与重力做功相对应．(2)电场力与电荷的性质及电场强度有关，电场力做功与路径无关，电势能的变化总是与电场力做功相对应．(3)洛伦兹力的大小F＝qvB，其方向与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功．特别提醒：(1)全面正确地分析带电粒子的受力和运动特征是解题的前提，尤其是电场力和洛伦兹力的分析，特别要注意洛伦兹力要随带电粒子运动状态的变化而改变．(2)注意重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力始终和运动方向垂直、永不做功．