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,明德敏学 穷高极远,内蒙古赤峰二中,赤峰二中物理组,赤峰二中物理组,赤峰二中物理组,赤峰二中物理组,专题 带电粒子在组合场复合场中的运动及应用,专题 带电粒子在组合场复合场中的运动及应用,1,若不计重力，带正电的粒子沿水平方向进入匀强电场和匀强磁场,电场中做类平抛运动,磁场中做匀速圆周运动,运动状态,带电粒子在组合场中的运动,若不计重力，带正电的粒子沿水平方向进入匀强电场和匀强磁场电场,常见三中场的特点,重力场,电场,磁场,大小,方向,竖直向下,正电荷受力方向,做功,常见三中场的特点重力场电场磁场大小方向竖直向下正电荷受力方向,组合场定义,由重力场、电场、磁场相互组合形成的场，带电粒子在其中运动，每一个场的运动情况互不影响，而一般情况我们遇到的粒子是不计重力的，因此我们可以忽略重力场。,组合场定义由重力场、电场、磁场相互组合形成的场，带电粒子在其,带电粒子在组合场中的运动性质,在电场中,在磁场中,带电粒子在组合场中的运动性质在电场中在磁场中,解题技巧,1.,画粒子运动轨迹,2.,寻找几何关系,3.,注意：边界上的速度,方向和大小,桥梁,判断各场运动性质,分别在不同场受力分析,画粒子运动轨迹,找几何关系,带电粒子在组合场中运动的解题技巧,解题技巧1.画粒子运动轨迹2.寻找几何关系3.注意：边,带电粒子在组合场中的运动,带电粒子在组合场中的运动,复合场定义,概念介绍,由重力场、电场、磁场相互叠加而成，带电粒子在其中运动，叠加场之间相互影响,重力场和电场复合，在静电场中已经解释过，在此我们重点解释其他情况,组合形式,有重力,重力场,+,电场,重力场,+,磁场,重力场,+,磁场,+,电场,无重力,磁场,+,电场,带电粒子在复合场中的运动,复合场定义概念介绍由重力场、电场、磁场相互叠加而成，带电粒子,重力场,+,磁场的特殊情况,重力场+磁场的特殊情况,概念延伸,重力等于电场力且初速度与磁场垂直：,匀速圆周运动,概念延伸重力等于电场力且初速度与磁场垂直：匀速圆周运动,三个力合力为零：,匀速直线运动,三个力合力为零：匀速直线运动,磁场,+,电场特殊情况,洛伦兹力等于电场力：,匀速直线运动,磁场+电场特殊情况洛伦兹力等于电场力：匀速直线运动,五步法分析其他运动情况,概念延伸,1.,确定研究对象,2.,分析每个场的受力,3.,分析合力方向和大小变化情况,4.,判断每个时刻受力和运动关系,5.,确定带电粒子运动性质,匀速直线运动,匀变速直线运动,类平抛运动,匀速圆周运动,复杂曲线运动,静止,五步法分析其他运动情况概念延伸1.确定研究对象2.分析每,功能关系,概念延伸,功能关系概念延伸,AD,+,+,+,+,A,B,C,D,AD+ABCD,B,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,Bxxxxxxxxxxxx,1.,速度选择器,qE,Bqv,当粒子的速度 时，粒子匀速运动，不发生偏转，可以从,S,2,孔飞出。可见，尽管有一束速度不同的粒子从,S,1,孔进入，但能从,S,2,孔飞出的粒子只有一种速度，而与粒子的质量、电性、电量无关,应用,1.速度选择器qEBqv当粒子的速度,17,2.,磁流体发电机,在高温条件下（例如,2000K,）气体发生电离，电离后的气体中含有,离子、电子和部分未电离的中性粒子,，因为正负电荷的密度几乎相等，从整体看呈电中性，这种高度电离的气体就称为等离子体，也有人称它为“物质的第四态”。,等离子体,2.磁流体发电机 在高温条件下（例如2000K）气体,18,等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到两极板上，在两极板上产生电势差,.,设等离子气体的电阻率为,，则电源的内阻为：,原理：,推理：设,A,、,B,平行金属板的面积为,S,，相距,L,，喷入气体速度为,v,，板间磁场的磁感应强度为,B,。,当等离子气体匀速通过,A,、,B,板间时，,A,、,B,板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势。,此时离子受力平衡：,Eq,Bqv,电动势：,EL,BLv,得出：,E,Bv,则中的电流为：,S,L,r,r,=,r,R,I,+,e,=,L,RS,BLvS,r,+,=,2.,磁流体发电机,等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而,19,【,例,】,目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，它可以把气体的内能直接转化为电能。如图所示为它的发电原理图将一束等离子体,(,即高温下电离的气体，含有大量带正电或负电的微粒，从整体上来说呈电中性,),射入磁感应强度为,B,的匀强磁场，磁场中有两块面积为,S,，相距为,d,的平行金属板与外电阻,R,相连构成一电路设气流的速度为,v,，气体的电导率,(,电阻率的倒数,),为,g,，则流过外电阻,R,的电流强度,I,及电流方向为,(),D,【例】目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，它可,20,一圆形导管直径为,d,，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动。,导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下纵向偏转，,a,b,间出现电势差。,原理：,当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，,a,、,b,间的电势差就保持稳定。,流量（,Q,）：,qE,qvB,=,d,U,q,=,Bd,U,v,=,故：,Sv,Q,=,Bd,U,2,d,2,p,=,）,（,B,4,dU,p,=,3.,电磁流量计,a,b,D,v,（单位时间内流过液体的体积）,一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向,21,电磁流量计的原理图如图所示，横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的,a,、,b,、,c,流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中的虚线）图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料现于流量计所在处加磁感应强度为,B,的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面当导电液体稳定地流过流量计时，在管道外将流量计上、下表面分别与一串接了电阻,R,的电流表的两端连接，,I,表示测得的电流值已知流体的电阻率为,，不计电流表的内阻，则可求得流量（流量等于单位时间内流过的体积）为（）,A,电磁流量计的原理图如图所示，横截面为长方形的一段管道，其,22,4.,霍尔效应,所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生,横向,电势差的物理现象。金属的霍尔效应是,1879,年被美国物理学家霍尔发现的。,将导体放在沿,x,方向的匀强磁场中，并通有沿,y,方向的电流时，在导体的上下两侧面间会出现电势差。这个电势差称之为霍尔电压，符号,U,H.,B,O,y,I,x,z,4.霍尔效应 所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金,23,电势差稳定时：,U,H,=,dvB,I,=,neSv,=,nedhv U,H,=,IB,/,neh,=,kIB,/h,k,是霍尔系数,k=1/ne,qE,qvB,=,d,U,H,q,=,电势差稳定时：qEqvB=dUHq=,24,
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