高三物理第一轮复习 带电粒子在复合场中的运动 新人教版

第 4 课时 带电粒子在复合场中的运动基础知识归纳1.复合场复合场是指 电场 、 磁场 和 重力场 并存，或其中两场并存，或分区域存在，分析方法和力学问题的分析方法基本相同，不同之处是多了电场力和磁场力，分析方法除了力学三大观点(动力学、动量、能量)外，还应注意：(1) 洛伦兹力 永不做功.(2) 重力 和 电场力 做功与路径 无关 ，只由初末位置决定.还有因洛伦兹力随速度而变化，洛伦兹力的变化导致粒子所受 合力 变化，从而加速度变化，使粒子做 变加速 运动.2.带电粒子在复合场中无约束情况下的运动性质 (1)当带电粒子所受合外力为零时，将 做匀速直线运动 或处于 静止 ，合外力恒定且与初速度同向时做匀变速直线运动，常见情况有：① 洛伦兹力为零(v 与 B 平行)，重力与电场力平衡，做匀速直线运动，或重力与电场力合力恒定，做匀变速直线运动.② 洛伦兹力与速度垂直，且与重力和电场力的合力平衡，做匀速直线运动. (2)当带电粒子所受合外力充当向心力，带电粒子做 匀速圆周运动 时，由于通常情况下，重力和电场力为恒力，故不能充当向心力，所以一般情况下是重力恰好与电场力相平衡，洛伦兹力充当向心力.(3)当带电粒子所受合外力的大小、方向均不断变化时，粒子将做非匀变速的 曲线运动 .3.带电粒子在复合场中有约束情况下的运动带电粒子所受约束，通常有面、杆、绳、圆轨道等，常见的运动形式有 直线运动 和 圆周运动 ，此类问题应注意分析洛伦兹力所起的作用.4.带电粒子在交变场中的运动带电粒子在不同场中的运动性质可能不同，可分别进行讨论.粒子在不同场中的运动的联系点是速度，因为速度不能突变，在前一个场中运动的末速度，就是后一个场中运动的初速度.5.带电粒子在复合场中运动的实际应用(1)质谱仪① 用途：质谱仪是一种测量带电粒子质量和分离同位素的仪器.② 原理：如图所示，离子源 S 产生质量为 m，电荷量为 q 的正离子(重力不计)，离子出来时速度很小(可忽略不计)，经过电压为 U 的电场加速后进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中做匀速圆周运动，经过半个周期而达到记录它的照相底片 P 上，测得它在 P 上的位置到入口处的距离为 L，则qU＝ 21 mv2－0；qBv＝m rv2；L＝2r联立求解得 m＝ULqB822，因此，只要知道 q、B、L 与 U，就可计算出带电粒子的质量 m，若 q也未知，则228LBUmq 又因 m∝L2，不同质量的同位素从不同处可得到分离，故质谱仪又是分离同位素...