【三维设计】2014届高三物理一轮 （14年预测+目标定位+规律总结） 8.3带电粒子在复合场中的运动教学案 新人教版.doc

《三维设计》2014届高三物理一轮教学案(14年预测+目标定位+规律总结):
带电粒子在复合场中的运动
[想一想]
带电粒子在复合场中什么时候静止或做直线运动?什么时候做匀速圆周运动?
[提示] 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。
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将做匀速圆周运动。
、电场力(为恒力时)、洛伦兹力三个力作用下能做匀变速直线运动吗?
[提示] 不能,因为重力和电场力为恒力,而洛伦兹力随速度的增加而增加,故三力的合力一定发生变化。带电粒子不能做匀变速直线运动。
[记一记]

复合场是指电场、磁场和重力场并存,或其中某两场并存,或分区域存在。从场的复合形式上一般可分为如下四种情况:①相邻场;②重叠场;③交替场;④交变场。

(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条直线上,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。
(4)分阶段运动
带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域,其运动情况随区域发生变化,其运动过程由几种不同的运动阶段组成。
[试一试]
,既分布有地磁场,也分布有电场。假设某时刻在该空间中有一小区域存在如图8-3-1所示的电场和磁场;电场的方向在纸面内斜向左下方,磁场的方向垂直纸面向里。此时一带电宇宙粒子恰以速度v垂直于电场和磁场射入该区域,不计重力作用,则在该区域中,有关该带电粒子的运动情况可能的是( )
图8-3-1


解析:选ABC 比较Eq与Bqv,因二者开始时方向相反,当二者相等时,A正确;当Eq>Bqv时,向电场力方向偏,当Eq<Bqv时,向洛伦兹力方向偏,B、C正确;有电场力存在,粒子不可能做匀速圆周运动,D错。
带电粒子在复合场中运动的应用实例

[想一想]
速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计在正常工作达到稳定后,带电粒子的受力有什么共同特征?
[提示] 电场力与洛伦兹力受力平衡。
[记一记]
装置
原理图
规律
速度选择器
若qv0B=Eq,即v0=,粒子做匀速直线运动
磁流体发电机
等离子体射入,受洛伦兹力偏转,使两极板带正、负电,两极电压为U时稳定,q=qv0B,U=v0Bd
电磁流量计
q=qvB所以v=所以Q=vS=π2
霍尔效应
当磁场方向与电流方向垂直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差
[试一试]
,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图8-3-2所示的流量计。该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口。在垂直于上下底面方