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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9-3-1所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．
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3-1 图9-1
(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU＝2mv2. v2
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB＝mr. 1由以上两式可得r＝B2．回旋加速器
(1)构造：如图9-3-2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．
2mUqr2B2q2Uq， m＝2U， m＝B2r2.
3-2 图9-(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，mv2q2B2r2
经磁场回旋，由qvB＝r，得Ekm＝2m，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．这种装置能把具有一3-3所示)． 定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器(如图9-
3-3 图9-E(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＝B. 教学资料、应有尽有
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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9-3-4中的B是发电机正极．
3-4 图9-(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U
强度为B，则由qE＝qL＝qvB得两极板间能达到的最大电势差U＝BLv. 5．电磁流量计
3-5所示，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导工作原理：如图9-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＝qEUUπd2UπdU＝qd，所以v＝Bd，因此液体流量Q＝Sv＝4·Bd＝4B.
3-5 图9-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9-3-6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( )
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