带电粒子在符合场中的运动探究

◇　江苏　徐剑昆



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带电粒子在符合场中的运动探究

◇江苏徐剑昆

带电粒子在复合场中的运动问题往往比较复杂,需要灵活运用运动学、力学和电磁场部分的知识来解决,此类题在高考中经常出现,需引起足够的重视．这里的复合场指的是电场、磁场和重力场中的2或3个．带电粒子在复合场中的运动情况需要综合考虑带电粒子的初始速度和受力情况来分析．需要注意的是,对于电子、质子、原子核等微观粒子，如果题目里没有特殊说明一般不计重力；对于小液滴、小球等宏观粒子，如果题目里没有特殊说明一般是要考虑重力．

1质谱仪

质谱仪是把不同的带电粒子进行区分开来的仪器．带电粒子在加速电场中被加速后进入磁场,在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动,不同的粒子在磁场中运动的轨迹半径不同，那么它们就会被分开．有的质谱仪在电场和磁场中间还有一个速度选择器．

图1

(2) 由(1)知U=16U0r2/9L2,离子打在R点r=5L/6,离子打在N点r=L,由此解得电压的范围

2回旋加速器

回旋加速器由2个充满磁场的真空D形盒相对隔开放置,D形盒之间是由交变电压形成的电场．电场的作用是给带电粒子加速.磁场保证粒子做匀速圆周运动,让粒子每隔相等的时间(匀速圆周运动的半个周期)返回电场1次;交变电压保证粒子每次经过电场都是被加速,从而能量不断增加．

图2

3霍尔效应

霍尔效应指当电流通过垂直于磁场的导体时,形成电流的带电粒子在洛仑兹力作用下会发生偏转,从而在垂直于电流和磁场的方向上会产生一个附加的电场,导体的两侧就会产生一个电压,即霍尔电压．霍尔效应的应用有磁流体发电机和电磁流量计等．

图3

(作者单位：江苏省盐城市文峰中学)