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专题:带电粒子在复合中的运动
教学目标
了解粒子在叠加场中的运动规律和特点,并能解决有关问题
教学过程
一、基本知?/p>
1
、速度选择器原理(带电粒子垂直进入
E
?/p>
B
的正交叠加场?/p>
a
、受力特点:
F
?/p>
?/p>
F
?/p>
方向相反(重力不计)
?/p>
b
、粒子匀速通过选择器的条件:如图,从不同角度看有三种等效的条件?/p>
A
、力的角?/p>
Eq=Bqv
0
B
、速度的角?/p>
v
0
=E/B
C
、功的角?/p>
W
F
?/p>
=qEd=0
c
、粒子通过选择器的途径?/p>
A
、当
V
0
一定时,调?/p>
E
?/p>
B
的大?/p>
B
、当
E
?/p>
B
一定时,调节加速电?/p>
U
的大小?/p>
由功能关系和匀速运动的条件可知
qU=1/2mv
0
2
=1/2m(E/B)
2
加速电压为
U=mE
2
/(2qB
2
)
2
、磁体发电机
a
、工作原理:如图,由燃烧室(
O
?/p>
,发电通道?/p>
E
)和偏转
磁场?/p>
B
)组成。在
2500K
以上的高温下,燃料与氧化?/p>
在燃烧室混合燃烧,电离为正负离子
(即等离子体?/p>
,高?/p>
进入磁场,并向上下极板偏转,使两极板产生静电场,?/p>
电场力与磁场力相等时,离子匀速通过磁场,两极电势差
最大,形成电原电动势?/p>
b
、电动势的计算:设极板间距为
d
,由电势差达到最大的?/p>
?/p>
F
?/p>
=F
磁,
v=E/B=
?/p>
/Bd
。电动势
?/p>
=Bdv
c
、通道两端的压强差的计算:设外阻为
R
,电原电阻不计;
通道横截面积为边长等?/p>
d
的正方形?/p>
入口压强?/p>
p
1
?/p>
出口压强?/p>
p
2
?/p>
当开关闭合后?/p>
发电机的电功率为
P
?/p>
=
?/p>
2
/R=
?/p>
Bdv
?/p>
2
/R
?/p>
由能量守恒:
P
?/p>
=F
1
v-F
2
v=p
1
Sv-P
2
Sv
通道压强差为
?/p>
p=p
1
-p
2
=B
2
v/R.
二、例题分?/p>
?/p>
1
、如右图,初速度为零的质子,?/p>
U=2000V
的电压加速后,射入相?/p>
d=2cm
、电压为
300V
的平行板电容器间?/p>
若要使质子穿过电场时不发生偏转,
需要加
一个既垂直于电场方向又垂直于质子运动方向的匀强磁场,该磁场的
磁感应强度为多大?/p>
?/p>
2
、如图,为实验用磁流体发电机,两板间?/p>
d=20cm
磁场的磁感应强度
B=5T
若接额定
功率
P=100W
的灯泡,恰好正常发光,且灯泡正常发光时的电阻
R=400
?/p>
。不计发电机的电
阻,求:
?/p>
1
)等离子体的流速是多大?/p>