3.5粒子在复合场中的运动 课件 -2022-2023学年高二上学期物理教科版选修3-1

3.5洛伦兹力的应用 及带电粒子在复合场中的运动 1.复合场：是指电场、磁场和重力场中两个或两个以上的场并存于同一空间或者一个场接另一个场的情况。 2.三种力的比较： 大小 方向 做功 重力 G = mg 竖直向下 W=mgh 电场力 F = qE 带正电粒子受力与电场方向相同，负电相反 WAB = qUAB 洛伦兹力 F = qVB 左手定则 始终不做功 3. 受力分析注意三力的特点： 电场力、重力往往不变，洛伦兹力始终与速度方向垂直。 4. 做功特点： 电场力、重力做功与路径无关，由始末位置决定，洛伦兹力永不做功。 因此带电粒子在复合场中运动问题就是综合运用动力学规律、能量规律。 5.解题方法： 类型一：速度选择器 1.特点： （1）速度选择器中存在正交的电场和磁场。 （3）对某一确定的速度选择器，在如图所示速度选择器，入口在左端，出口在右端，若带电粒子从右端射入时，由于洛仑兹力和电场力同向，粒子必发生偏转。 （2）速度选择器只选择速度大小而不选择粒子的种类。即只要 ，粒子就能沿直线匀速通过选择器，而与粒子的电性、电量、质量无关。（不计重力） 练习：如图所示，在平行金属板间有匀强电场和匀强磁场，方向如图，有一束正电荷沿中心线方向水平射入，却分成三束分别由a、b、c三点射出，请比较三束粒子的速度大小(重力不计)。 测定带电粒子荷质比的仪器叫做质谱仪。（不计重力） 类型二：质谱仪（详见课本P99-100） 通常构造如图所示： 质谱仪由加速电场、速度选择器和偏转分离磁场三部分组成。图示质谱仪先对离子束进行直线加速，然后进入速度选择器，相同速率的不同离子在偏转磁场B2中做匀速圆周运动，不同荷质比的离子轨道半径不同，将落在照相底片的不同位置，由此可以用来测定带电粒子的质量和分析同位素。 思考：图中P1P2之间的E的方向是怎样的？ 推导： 如图，已知条纹到狭缝S3的距离为L，P1P2之间的场强为E，B1 、B2均已知。求粒子的比荷。 类型三：回旋加速器（详见课本第101页） 原理：回旋加速器是利用带电粒子在电场中的加速和带电粒子 在磁场中做圆周运动特点，使带电粒子在磁场中改变运动方向，然后 进入电场中加速，使带电粒子在回旋过程中逐渐加速。 特点： 在磁场中做圆周运动,周期