帶電粒子在符合場中的運動探究

◇　江蘇　徐劍昆

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重點輔導

帶電粒子在符合場中的運動探究

◇江蘇徐劍昆

帶電粒子在復合場中的運動問題往往比較復雜,需要靈活運用運動學、力學和電磁場部分的知識來解決,此類題在高考中經常出現,需引起足夠的重視．這里的復合場指的是電場、磁場和重力場中的2或3個．帶電粒子在復合場中的運動情況需要綜合考慮帶電粒子的初始速度和受力情況來分析．需要注意的是,對于電子、質子、原子核等微觀粒子，如果題目里沒有特殊說明一般不計重力；對于小液滴、小球等宏觀粒子，如果題目里沒有特殊說明一般是要考慮重力．

1質譜儀

質譜儀是把不同的帶電粒子進行區分開來的儀器．帶電粒子在加速電場中被加速后進入磁場,在洛侖茲力作用下做勻速圓周運動,不同的粒子在磁場中運動的軌跡半徑不同，那么它們就會被分開．有的質譜儀在電場和磁場中間還有一個速度選擇器．

圖1

(2) 由(1)知U=16U0r2/9L2,離子打在R點r=5L/6,離子打在N點r=L,由此解得電壓的范圍

2回旋加速器

回旋加速器由2個充滿磁場的真空D形盒相對隔開放置,D形盒之間是由交變電壓形成的電場．電場的作用是給帶電粒子加速.磁場保證粒子做勻速圓周運動,讓粒子每隔相等的時間(勻速圓周運動的半個周期)返回電場1次;交變電壓保證粒子每次經過電場都是被加速,從而能量不斷增加．

圖2

3霍爾效應

霍爾效應指當電流通過垂直于磁場的導體時,形成電流的帶電粒子在洛侖茲力作用下會發生偏轉,從而在垂直于電流和磁場的方向上會產生一個附加的電場,導體的兩側就會產生一個電壓,即霍爾電壓．霍爾效應的應用有磁流體發電機和電磁流量計等．

圖3

(作者單位：江蘇省鹽城市文峰中學)