带电粒子在复合场中的运动(总结).docx

带电粒子在复合场中的运动德结)
带电粒子在复合场中的运动
一、带电粒子在复合场中的运动
1、复合场的分类
(1) 4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分类
(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肉速圆周运动
当带电粒子所受的重力与电场力大小相等、方向相反时(即：Eq=nig ),带电粒子在洛伦兹力的作
V2
用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动(即：Bqv = m _ )o
(3) 非匀变速曲线运动
当带电粒子所受的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时，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。
、带电粒子在复合场中运动的实例分析
1、速度选择器
2、质谱仪
(1构造：如图所示，由粒子源、加速电场、速度选择器、偏转磁场
和照相底片等构成。
⑵原理：
① 粒子由静止在加速电场中被加速：qU =%v2。

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② 粒子在速度选择器中，进行速度筛选。凡是速度满足v=E，才能顺利进入偏转磁场。
B
③ 粒子进入偏转磁场，受洛伦兹力偏转，做匀速圆周运动。
v2 mv
根据牛顿第二定律得关系式qvB=m; 得出：r —
1 Bq
2 mv q 2v
由图可知：op = L 2r =飞一 得出：一司
Bq m BL
3、回旋加速器
(1构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，
电源。D形盒处于匀强磁场中。
(2) 原理：粒子从D1型盒中心附近射出。经过D形盒缝隙间的电场
加速，获得一定的速度后，进入。2型盒区域，发生偏转
(半圆)后，再次进入电场，电场反向，粒子再次被加速
后，再次进入。】型盒区域，发生偏转(半圆)。此过程交
替进行，粒子最终从D型盒边界射出。
形盒的缝隙处接交流
B
Di
接交流电源V
m v2 mv
由"/ 1 Bq
当粒子圆周运动的半径为D型盒半径R时，速度最大max
则：Ekmax
_ q2B 2R 2
_ 2m ，

特点：①交流电的周期和粒子做匀速圆周运动的周期相等。
②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。
4、磁流体发电机U
(1等离子体：等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被「:疹技厂匕电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质。'
(2根据左手定则，如图中的B板是发电机正极。「3,『体二
(3) 原理：等离子体中的正、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。
当正、负离子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。磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，
则由 qE=qvB 得：E=Bv
进而得出：两极板间能达到的稳定的电势差U =Bvd
带电粒子在复合场中的运动总结）
5、电磁流量计
工作原理：如图所示，圆形导管直径为d,用非磁性材料制成，导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：
c 「 uUTd2 U TdU
qvB=qE=q"d，所以v = Bd，因此液体流量Q =Sv= 了 商=旨了。
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