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带电粒子在复合场中的运动目的要求四、理解复合场中的几个特殊物理模型的原理一、会对带电粒子在复合场中运动的进行基本分析二、进一步理解电场力和洛伦兹力三、能在具体情况中作出重力考虑与否的判断一、会对带电粒子在复合场中运动的进行基本分析1.这里所说的复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其中某两种场并存的场。带电粒子在这些复合场中运动时，必须同时考虑电场力、洛伦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.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。3.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做变速直线运动。4.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动。5.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的，则粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理。二、进一步理解电场力和洛伦兹力1.在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用。2.电场力的大小Ｆ＝ｑＥ，与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小ｆ＝ｑｖＢsinα，与电荷运动的速度大小和方向均有关。3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直。4.电场既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向；而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小。5.电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；洛伦兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能。6.匀强电场中在电场力的作用下，运动电荷的偏转轨迹为抛物线；匀强磁场中在洛伦兹力的作用下，垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧。三、能在具体情况中作出重力考虑与否的判断(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，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、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力。(2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单。(3)是直接看不出是否要考虑重力，但在进行受力分析与运动分析时，要由分析结果，先进行定性分析再确定是否要考虑重力.重力考虑与否分三种情况：四、理解复合场中的几个特殊物理模型的原理由正交的匀强磁场和匀强电场组成。带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器，否则将发生偏转。这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场力的平衡得出：∵qvB＝Eq在上图中，速度方向必须向右。⑴这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。⑵若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂曲线；若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复杂曲线。1、速度选择器：四、理解复合场中的几个特殊物理模型的原理2、质谱仪：⑴组成：离子源Ｏ，加速场Ｕ，速度选择器（Ｅ、Ｂ），偏转场Ｂ２，胶片⑵原理：ａ、加速场中：ｂ、选择器中：ｃ、偏转场中：比荷：⑶作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素。四、理解复合场中的几个特殊物理模型的原理3、电磁流量计如图所示，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）在洛伦兹力作用下纵向偏转，a,b间出现电势差。原理：当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定。流量（Q）：四、理解复合场中的几个特殊物理模型的原理其等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到两极板上，在两极板上产生电势差.设等离子气体的电阻率为，则电源的内阻为：4、磁流体发电机原理：设A、B平行金属板的面积为S，相距L，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感应强度为B当等离子气体匀速通过A、B板间时，A、B板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势。此时离子受力平衡：∵Eq＝Bqv电动势：ε＝EL＝BLv∴E＝Bv则Ｒ中的电流为：题型1.带电离子在电场与磁场依次作用下运动•例1、（2004年全国卷18分）如图所示，在ｙ＞０的空间中存在匀强电场，场强沿ｙ轴负方向；在ｙ＜０的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直ｘｏｙ平面（纸面）向外。一电量为ｑ、质量为ｍ的带正电的运动粒子，经过ｙ轴上ｙ＝ｈ处的点Ｐ１时速率为ｖ０，方向沿ｘ轴正方向；然后，经过ｘ轴上ｘ＝２ｈ处的Ｐ２点进入磁场，并经过ｙ轴上ｙ＝－２ｈ处的Ｐ３点。不计重力。求（l）电场强度的大小。（2）粒子到达Ｐ２时速度的大小和方向。（3）磁感应强度的大小。题型2.用力和运动观点解答复合场问题例.如图所示,套在很长的绝缘直棒上的小球,其质量为m,带电量为+q,小球可在棒上滑动,将此棒竖直放在互相垂直,且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度为E,磁感应强度为B,小球与棒的动摩擦因素为μ,求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度(设小球电量不变)××××××题型3.功能关系在复合场中粒子运动的应用•例.如图所示,水平向左的匀强电场E=4V/m,垂直纸面向里的匀强磁场B=2T,质量m=1g的带正电的小物块A,从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速度滑下,滑行0.8m到N点时离开竖直壁做曲线运动,在P点时小物块A瞬时受力平衡,此时速度与水平方向成450,若P与N的高度差为0.8m,求•(1)A沿壁下滑过程中摩擦力所做的功•(2)P与N的水平距离××××××题型4.回旋加速器问题•例.已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度B=1.5T,D形盒的半径为R=60cm,两盒间隙d=1.0cm,两盒间电压U=2.0×104V,今将a粒子从近于间隙中心某点向D形盒内以近似于零的初速度,垂直于半径的方向射入,求粒子在加速器内运动的时间?