第三讲 带电粒子在复合场中的运动 [知识建构][高考调研]1
考查方向:①结合电磁场的新兴技术,考查带电粒子在复合场中的运动.②结合牛顿第二定律、动能定理等,综合考查带电粒子在组合场中的加速和偏转.2
常用的思想方法:①等效法.②临界问题的处理方法.③多解问题的处理方法. [答案] (1)速度选择器(如下图)带电粒子束射入正交的匀强电场和匀强磁场组成的区域中,满足平衡条件 qE=qvB 的带电粒子可以沿直线通过速度选择器.(2)电磁流量计原理:如上图所示,圆形导管直径为 d,用非磁性材料制成,导电液体在管中向左流动,导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力的作用下横向偏转,a、b 间出现电势差,形成电场,当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时,a、b 间的电势差就保持稳定,即 qvB=qE=q,所以 v=,因此液体流量 Q=Sv=·=
(3)磁流体发电机原理:如下图所示,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 A、B 板上,产生电势差.设 A、B 平行金属板的面积为 S,相距为 l,等离子气体的电阻率为 ρ,喷入气体速度为 v,板间磁场的磁感应强度为 B,板外电阻为 R
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,E=Bv,电动势 E=El=Blv,电源内电阻 r=ρ,故 R 中的电流I===
考向一 带电粒子在“组合场”中的运动[归纳提炼]1.组合场指电场、磁场、重力场有两种场同时存在,但各位于一定的区域内且并不重叠,且带电粒子在一个场中只受一种场力的作用.2.解题思路(1)带电粒子经过电场区域内利用动能定理或类平抛的知识分析;(2)带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系来处理. (2017·天津卷)平面直角坐标系 xOy 中,第Ⅰ象限存在垂