第三节带电粒子在复合场中的运动(对应学生用书第174页)[教材知识速填]知识点1带电粒子在复合场中的运动1．复合场的分类(1)叠加场:电场、磁场、重力场共存,或其中某两场共存．(2)组合场:电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠,或相邻或在同一区域电场、磁场交替出现．2．带电粒子在复合场中的运动形式(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为零时,将处于静止状态或做匀速直线运动．(2)匀速圆周运动:当带电粒子所受的重力与电场力大小相等,方向相反时,带电粒子在洛伦兹力的作用下,在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动．(3)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,且与初速度方向不在同一直线上,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．易错判断(1)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态．(×)(2)带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动．(√)(3)带电粒子在复合场中一定能做匀变速直线运动．(×)知识点2带电粒子在复合场中的运动实例1．质谱仪(1)构造:如图931所示,由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．图931(2)原理:粒子由静止被加速电场加速,qU＝mv2.粒子在磁场中做匀速圆周运动,有qvB＝m.由以上两式可得r＝,m＝,＝.2．回旋加速器(1)构造:如图932所示,D1、D2是半圆形金属盒,D形盒的缝隙处接交流电源,D形盒处于匀强磁场中．图932(2)原理:交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子经电场加速,经磁场回旋,由qvB＝,得Ekm＝,可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定,与加速电压无关．3．速度选择器(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直．这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器(如图933所示)．图933(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE＝qvB,即v＝.4．磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术,它可以把内能直接转化为电能．(2)根据左手定则,图934中的B是发电机正极．图934(3)磁流体发电机两极板间的距离为L,等离子体速度为v,磁场的磁感应强度为B,则由qE＝q＝qvB得两极板间能达到的最大电势差U＝BLv.5．电磁流量计工作原理:如图935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＝·＝.图935易错判断(1)电荷在速度选择器中做匀速直线运动的速度与电荷的电性有关．(×)(2)不同比荷的粒子在质谱仪磁场中做匀速圆周运动的半径不同．(√)(3)粒子在回旋加速器中做圆周运动的半径、周期都随粒子速度的增大而增大．(×)[教材习题回访]考查点:速度选择器1．(人教版选修3—1P98T3改编)如图936所示,一束质量、速度和电荷不全相等的离子,经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后,进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束,下列说法中正确的是()图936A．组成A束和B束的离子都带负电B．组成A束和B束的离子质量一定不同C．A束离子的比荷大于B束离子的比荷D．速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外[答案]C考查点:磁流体发电机2．(多选)(鲁科版选修3－1P132T6题改编)磁流体发电机是利用洛伦兹力的磁偏转作用发电的．A、B是两块处在磁场中互相平行的金属板,一束在高温下形成的等离子束(气体在高温下发生电离,产生大量的带等量异种电荷的粒子)射入磁场．下列说法正确的是()图937A．B板是电源的正极B．A板是电源的正极C．电流从上往下流过电流表D．电流从下往上流过电流表[答案]AD考查点:电磁流量计3．(粤教版选修3－1P97T7改编)如图938所示,电磁流量计的主要部分是柱状非磁性管．该管横截面是边长为d的正方形,管内有导电液体水平向左流动．在垂直于液体流动方向上加一个水平指向纸里的匀强磁场,磁感应强度为B.现测得液体上下表面a、b两点间的电势差为U.则管内导电液体的流量Q(流量是指流过该管的液体体积与所用时间的比值)为()图938A.B.C.D.[答案]A考查点:质谱仪4．(人教版选修3－1P102T3改编)A、B是两种同位素的原子核,它们具有相同的...
