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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>

=

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2

/R=

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Bdv

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2

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?/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>

 

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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

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=qEd=0 

c

、粒子通过选择器的途径?/p>

 

A

、当

V

0

一定时,调?/p>

E

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B

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B

、当

E

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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>

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F

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磁,

 

v=E/B=

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、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

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出口压强?/p>

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2

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当开关闭合后?/p>

发电机的电功率为

P

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=

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2

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2

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由能量守恒:

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1

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2

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1

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2

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通道压强差为

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1

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2

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2

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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>

 

 

 

 

 

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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

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。不计发电机的电

阻,求:

 

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)等离子体的流速是多大?/p>

 

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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

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?/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

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c

、粒子通过选择器的途径?/p>

 

A

、当

V

0

一定时,调?/p>

E

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B

、当

E

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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>

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F

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=F

磁,

 

v=E/B=

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/Bd

。电动势

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=Bdv 

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、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>

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2

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当开关闭合后?/p>

发电机的电功率为

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由能量守恒:

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1

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2

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1

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2

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1

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2

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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>

 

 

 

 

 

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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

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)等离子体的流速是多大?/p>

 

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带电粒子在复合场中的运动专题教案 - 百度文库
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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

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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

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) 

 

 

 

 

 

 

 

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

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=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>

=

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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:

 

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1

)等离子体的流速是多大?/p>

 



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