高中物理基础知识归纳 带电粒子在复合场中的运动

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1.复合场

复合场是指　电场　、　磁场　和　重力场　并存，或其中两场并存，或分区域存在，分析方法和力学问题的分析方法基本相同，不同之处是多了电场力和磁场力，分析方法除了力学三大观点(动力学、动量、能量)外，还应注意：

(1)　洛伦兹力　永不做功.

(2)　重力　和　电场力　做功与路径　无关　，只由初末位置决定.还有因洛伦兹力随速度而变化，洛伦兹力的变化导致粒子所受　合力　变化，从而加速度变化，使粒子做　变加速　运动.

2.带电粒子在复合场中无约束情况下的运动性质

(1)当带电粒子所受合外力为零时，将　做匀速直线运动　或处于　静止　，合外力恒定且与初速度同向时做匀变速直线运动，常见情况有：

①洛伦兹力为零(v与B平行)，重力与电场力平衡，做匀速直线运动，或重力与电场力合力恒定，做匀变速直线运动.

②洛伦兹力与速度垂直，且与重力和电场力的合力平衡，做匀速直线运动.

(2)当带电粒子所受合外力充当向心力，带电粒子做　匀速圆周运动　时，由于通常情况下，重力和电场力为恒力，故不能充当向心力，所以一般情况下是重力恰好与电场力相平衡，洛伦兹力充当向心力.

(3)当带电粒子所受合外力的大小、方向均不断变化时，粒子将做非匀变速的　曲线运动　.

3.带电粒子在复合场中有约束情况下的运动

带电粒子所受约束，通常有面、杆、绳、圆轨道等，常见的运动形式有　直线运动　和　圆周运动　，此类问题应注意分析洛伦兹力所起的作用.

4.带电粒子在交变场中的运动

带电粒子在不同场中的运动性质可能不同，可分别进行讨论.粒子在不同场中的运动的联系点是速度，因为速度不能突变，在前一个场中运动的末速度，就是后一个场中运动的初速度.

5.带电粒子在复合场中运动的实际应用

(1)质谱仪

①用途：质谱仪是一种测量带电粒子质量和分离同位素的仪器.

②原理：如图所示，离子源S产生质量为m，电荷量为q的正离子(重力不计)，离子出来时速度很小(可忽略不计)，经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，经过半个周期而达到记录它的照相底片P上，测得它在P上的位置到入口处的距离为L，则

qU= mv2-0;qBv=m ;L=2r

联立求解得m= ，因此，只要知道q、B、L与U，就可计算出带电粒子的质量m，若q也未知，则

又因m∝L2，不同质量的同位素从不同处可得到分离，故质谱仪又是分离同位素的重要仪器.