08磁場3帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng).doc

山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)2008級(jí)高三一輪物理復(fù)習(xí)材料第八章 磁場（三）帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)【例1】如圖所示，質(zhì)量為m、電量為+q的微粒，以速度為與水平方向成45角斜向上射入水平勻強(qiáng)電場和水平勻強(qiáng)磁場中，電場與磁場相互垂直，已知微粒在電場、磁場、重力場共同作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求電場強(qiáng)度E和磁感強(qiáng)度B。【例2】如圖所示,空間的某一區(qū)域內(nèi)存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，一個(gè)帶電粒子以某一初速度由A點(diǎn)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng)，從C點(diǎn)離開區(qū)域；如果這個(gè)區(qū)域只有電場，則粒子從B點(diǎn)離開場區(qū)；如果這個(gè)區(qū)域只有磁場，則這個(gè)粒子從D點(diǎn)離開場區(qū)，且BC=CD，設(shè)粒子在上述三種情況下，從A到B、從A到C和從A到D所用的時(shí)間分別是t1、t2和t3，比較t1、t2和t3的大小，則有（粒子重力忽略不計(jì)）A、t1=t2=t3 B、t1=t2t3C、t1t2=t3 D、t1t2t3【例3】豎直的平行金屬平板A、B相距d，板長為L，板間電壓為。垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場只分布在兩板之間，如圖所示。帶電量為q的油滴從正上方下落并在兩板中央進(jìn)入板內(nèi)空間，已知?jiǎng)傔M(jìn)入時(shí)電場力大小等于磁場力大小，最后油滴從一板下端點(diǎn)離開，求油滴離開場區(qū)時(shí)速度的大小?！纠?】一個(gè)質(zhì)量為m=0. 510，帶有電量q=510C的小滑塊放置在傾角為a=30光滑的斜面上（假設(shè)物塊的電量保持不變），斜面置于B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面下滑，設(shè)斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面，求：（1）小滑塊帶何種電荷？（2）小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？（3）該斜面長度至少多長？【例5】如圖所示，一根水平光滑的絕緣直槽軌，連接一個(gè)豎直放置的半徑為R=0.50m的絕緣光滑槽軌，槽軌處在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T。有一個(gè)質(zhì)量m=0.10g，帶電量為q = +1.610-3C的小球在水平軌道上向右運(yùn)動(dòng)。若小球恰好能通過最高點(diǎn)，則下列說法正確的是A、如果設(shè)小球到達(dá)最高點(diǎn)的線速度是v，小球在最高點(diǎn)時(shí)，式子 mg+qvB=成立B、小球在最高點(diǎn)所受的合力為零C、小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能與小球在水平軌道上的機(jī)械能相等D、如果重力加速度取10m/s2，則小球初速度v0=4.6m/s【例6】如圖所示的空間內(nèi)存在著水平向右的勻強(qiáng)電場E和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場B，一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為q的小球套在不光滑的、足夠長的豎直絕緣桿上，自靜止開始下滑，則: A、小球的加速度不斷減小，直至為零B、小球的加速度先增加后減小，最終為零C、小球的速度先增加后減小，最終為零D、小球的動(dòng)能不斷增加， 直至某一最大值【例7】如圖所示，厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體板，放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A之間會(huì)產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)磁場不太強(qiáng)時(shí)，電勢差U、電流I和B的關(guān)系為U = KIB / d式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)?；魻栃?yīng)可解釋如下：外部磁場的洛侖茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對(duì)電子施加與洛侖茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛侖茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢差，設(shè)電流I是由電子的定向流動(dòng)形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題：（1）達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢_（填“高于”、“低于”或“等于”）側(cè)面A的電勢（2）電子所受的洛侖茲力的大小為_（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時(shí)，電子所受靜電力的大小為_（4）由靜電力和洛侖茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)為K=，其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)數(shù)【例8】電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（在單位時(shí)間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡化，假設(shè)如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空的部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連接（圖中虛線）。圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料?，F(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上下表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測得的電流值，已知液體的電阻率為，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為：A、 B、C、 D、【例9】正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層（PET）是分子水平上的人體功能顯像的國際領(lǐng)先技術(shù)，它為臨床診斷和治療提供全新的手段。（1）ET所用回旋加速器示意圖如圖，其中置于高真空中的金屬形盒的半徑為R，兩盒間距為d，在左側(cè)形盒圓心放有粒子源S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示，質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q，設(shè)質(zhì)子從粒子源S進(jìn)入加速電場時(shí)的初速度不計(jì)。質(zhì)子在加速器中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t（其中已略去了質(zhì)子在加速電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間）。質(zhì)子在電場中的加速次數(shù)與回旋半周的次數(shù)相同，加速電子時(shí)的電壓大小可視為不變。求此加速器所需的高頻電源的頻率f和加速電壓。（2）證當(dāng)Rd時(shí)，質(zhì)子在電場中加速的總時(shí)間相對(duì)于形盒中回旋的總時(shí)間可忽略不計(jì)（質(zhì)子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不考慮磁場的影響）【例10】如圖所示，、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，、為板上正對(duì)的小孔，N板右側(cè)有兩個(gè)寬度均為d的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直于紙面向外和向里。磁場區(qū)域右側(cè)有一個(gè)熒光屏，取屏上與、共線的點(diǎn)為原點(diǎn)，向上為正方向建立x軸，板左側(cè)電子槍發(fā)射出的熱電子經(jīng)小孔進(jìn)入兩板間，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度可以忽略。（）當(dāng)兩板間電勢差為時(shí)，求從小孔射出的電子的速度。（2）求兩金屬板間電勢差在什么范圍內(nèi)，電子不能穿過磁場區(qū)域而打到熒光屏上。（3）若電子能夠穿過磁場區(qū)域而打到熒光屏上，試在圖上定性的畫出電子運(yùn)動(dòng)的軌跡。（4）求電子打到熒光屏上的位置坐標(biāo)x和金屬板間電勢差的函數(shù)關(guān)系?！菊n后作業(yè)】1、如圖所示，在Ox軸上方有一個(gè)方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在Ox軸下方有一個(gè)方向平行于Ox軸向右的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E，一個(gè)帶電粒子的質(zhì)量為m，電量為q，初速度為v0，從a點(diǎn)垂直于磁場且水平地飛入磁場，然后運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)再垂直于Ox軸方向飛入電場中，最后經(jīng)過c點(diǎn)（粒子的重力可忽略不計(jì)），試問：（1） 粒子自a點(diǎn)飛入，需經(jīng)過多少時(shí)間到達(dá)c點(diǎn)？（2） Oc之間的距離等于多少？（3）粒子飛過c點(diǎn)的速度有多大？2、如圖所示，空間分布