高三復(fù)習(xí)講義第八章磁場(chǎng).doc

第八章磁場(chǎng)一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1磁場(chǎng)(1)基本性質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有_的作用(2)方向：小磁針的N極所受磁場(chǎng)力的方向2磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向(2)定義式：B_ (通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng))(3)方向：小磁針靜止時(shí)_的指向(4)單位：_，符號(hào)T.二、磁感線及幾種常見的磁場(chǎng)分布1磁感線在磁場(chǎng)中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的_方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致2幾種常見的磁場(chǎng)(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)(如圖所示)(2)幾種電流周圍的磁場(chǎng)分布直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng)，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱安培定則三、安培力的大小和方向1大小(1)FBILsin(其中為B與I之間的夾角)(2)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)F_.(3)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)F0.2方向(1)用左手定則判定：伸出左手，四指并攏，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線垂直穿過手心，四指指向沿_方向，則_所指方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向(2)安培力的方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I決定的平面(注意：B和I可以有任意夾角)3安培力的大小計(jì)算計(jì)算安培力常用公式FBIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時(shí)要滿足：(1)B與L垂直；(2)L是有效長(zhǎng)度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長(zhǎng)度；如彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長(zhǎng)度為零，所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的安培力的矢量和為零熱身體驗(yàn) 1.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是() A一小段通電導(dǎo)線放在B為零的位置，那么它受到的磁場(chǎng)力也一定為零B通電導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力為零，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度也一定為零C放置在磁場(chǎng)中1 m長(zhǎng)的通電導(dǎo)線，通過1 A的電流，受到的磁場(chǎng)力為1 N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就是1 TD磁場(chǎng)中某處的B的方向跟電流在該處受到的磁場(chǎng)力F的方向相同21.(2013綿陽(yáng)高三檢測(cè))關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線的說法正確的是()A電場(chǎng)線和磁感線都是利用疏密表示場(chǎng)的強(qiáng)弱的B電場(chǎng)線是客觀存在的，而磁感線是不存在的C靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是不閉合的，而磁感線是閉合的曲線D電場(chǎng)線和磁感線都可能相交22.(2011高考新課標(biāo)全國(guó)卷)為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場(chǎng)是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的在下列四個(gè)圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是()23.通電螺線管內(nèi)有一在磁場(chǎng)力作用下處于靜止的小磁針，磁針指向如圖所示，則()A螺線管的P端為N極，a接電源的正極B螺線管的P端為N極，a接電源的負(fù)極C螺線管的P端為S極，a接電源的正極D螺線管的P端為S極，a接電源的負(fù)極31.如圖所示四種情況中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，載流導(dǎo)體長(zhǎng)度相同，通過的電流也相同，導(dǎo)體受到的磁場(chǎng)力最大的是()A甲、丁B甲、丙C乙、丁 D乙、丙32.(2012高考海南卷)圖中裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f，分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)下列說法正確的是()A若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng)B若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng)C若a接負(fù)極，b極正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動(dòng)D若a接負(fù)極，b極正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng)即時(shí)應(yīng)用1 (2013南京外國(guó)語學(xué)校模擬)三根平行的長(zhǎng)直通電導(dǎo)線，分別通過一個(gè)等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)且與三角形所在平面垂直，如圖所示，現(xiàn)在使每根通電導(dǎo)線在斜邊中點(diǎn)O處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，則下列說法中正確的是()AO點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為BBO點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為BCO點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與斜邊夾角為90DO點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與斜邊夾角為arctan2即時(shí)應(yīng)用2如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時(shí)磁鐵對(duì)斜面的壓力為N1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時(shí)，磁鐵對(duì)斜面的壓力為N2，則下列關(guān)于壓力和彈簧的伸長(zhǎng)量的說法中正確的是()AN1N2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小BN1N2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小CN1N2，彈簧的伸長(zhǎng)量增大DN1N2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小即時(shí)應(yīng)用3 如圖，長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)相等、夾角為60的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()A0B0.5BIlCBIl D2BIl考點(diǎn)1磁場(chǎng)的疊加如圖，兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說法正確的是()AO點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零Ba、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反Cc、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同Da、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同考點(diǎn)2安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題 (2013東城區(qū)模擬)如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角37，在導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50 T，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E4.5 V、內(nèi)阻r0.50 的直流電源現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R02.5 ，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取10 m/s2.已知 sin370.60，cos370.80，求：(1)導(dǎo)體棒受到的安培力大??；(2)導(dǎo)體棒受到的摩擦力第二節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用一、洛倫茲力1定義：_電荷在磁場(chǎng)中所受的力2大小(1)vB時(shí)，F(xiàn)_.(2)vB時(shí)，F(xiàn)_.(3)v與B夾角為時(shí)，F(xiàn)_.3方向(1)判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向(2)方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)v.即F垂直于_決定的平面(注意B和v可以有任意夾角)由于F始終_v的方向，故洛倫茲力永不做功即時(shí)應(yīng)用1關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A帶電粒子沿電場(chǎng)線方向射入，電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做正功，粒子動(dòng)能一定增加B帶電粒子垂直于電場(chǎng)線方向射入，電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子不做功，粒子動(dòng)能不變C帶電粒子沿磁感線方向射入，洛倫茲力對(duì)帶電粒子做正功，粒子動(dòng)能一定增加D不管帶電粒子怎樣射入磁場(chǎng)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子都不做功，粒子動(dòng)能不變二、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1若vB，帶電粒子以入射速度v做_運(yùn)動(dòng)2若vB，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做_運(yùn)動(dòng)3基本公式(1)向心力公式：qvB_.(2)軌道半徑公式：r_.(3)周期公式：T；f_；2f_.三、洛倫茲力的應(yīng)用實(shí)例1回旋加速器 (1)構(gòu)造：如圖所示，D1、D2是半圓金屬盒，D形盒的縫隙處接_電源D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(2)原理：交變電流的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期_，粒子在圓周運(yùn)動(dòng)的過程中一次一次地經(jīng)過D形盒縫隙，兩盒間的電勢(shì)差一次一次地反向，粒子就會(huì)被一次一次地加速由qvB，得Ekm_，可見粒子獲得的最大動(dòng)能由_和D形盒半徑R決定，與加速電壓_2質(zhì)譜儀(1)構(gòu)造：如圖所示，由粒子源、加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和照相底片等組成(2)原理：粒子由靜止在加速電場(chǎng)中被加速，根據(jù)動(dòng)能定理_可知進(jìn)入磁場(chǎng)的速度_.粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，_.由以上幾式可得出需要研究的物理量如粒子軌道半徑、粒子質(zhì)量、比荷等熱身體驗(yàn) 11.(2013巴中高三檢測(cè))關(guān)于電場(chǎng)力與洛倫茲力，以下說法正確的是()A電荷只要處在電場(chǎng)中，就會(huì)受到電場(chǎng)力，而電荷靜止在磁場(chǎng)中，也可能受到洛倫茲力B電場(chǎng)力對(duì)在電場(chǎng)中的電荷一定會(huì)做功，而洛倫茲力對(duì)在磁場(chǎng)中的電荷卻不會(huì)做功C電場(chǎng)力與洛倫茲力一樣，受力方向都在電場(chǎng)線和磁感線上D只有運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中才可能會(huì)受到洛倫茲力的作用12.下列各圖中，運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電荷的受力方向之間的關(guān)系正確的是()2(2013北京西城區(qū)抽樣)兩個(gè)電荷量相等的帶電粒子，在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只受洛倫茲力作用而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)下列說法中正確的是()A若它們的運(yùn)動(dòng)周期相等，則它們的質(zhì)量相等B若它們的運(yùn)動(dòng)周期相等，則它們的速度大小相等C若它們的軌跡半徑相等，則它們的質(zhì)量相等D若它們的軌跡半徑相等，則它們的速度大小相等31. 1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖所示這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說法正確的是()A離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C離子從磁場(chǎng)中獲得能量D離子從電場(chǎng)中獲得能量32.如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器(帶電粒子的重力不計(jì))速度選擇器內(nèi)有互相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E.擋板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2，擋板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)下列表述正確的是()A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于B/ED帶電粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，帶電粒子的比荷越小四、帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析1確定圓心的兩種方法(1)已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖甲所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))(2)已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖乙所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))2半徑的求解方法用幾何知識(shí)(勾股定理、三角函數(shù)等)求出半徑大小3運(yùn)動(dòng)時(shí)間的求解tT或tT或t.式中為粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角，T為周期，s為運(yùn)動(dòng)軌跡的弧長(zhǎng)，v為線速度4帶電粒子在常見有界磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡(1)直線邊界(進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，如圖所示)(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示)(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示)即時(shí)應(yīng)用2如圖所示，兩個(gè)橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓的直徑和正方形的邊長(zhǎng)相等，兩個(gè)電子以相同的速度分別飛入兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，速度方向均與磁場(chǎng)方向垂直，進(jìn)入圓形磁場(chǎng)的電子初速度方向?qū)?zhǔn)圓心；進(jìn)入正方形磁場(chǎng)的電子初速度方向垂直于邊界，從中點(diǎn)進(jìn)入則下面判斷正確的是()A兩電子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其半徑一定相同B兩電子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定不相同C進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子一定先飛離磁場(chǎng)D進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子一定不會(huì)后飛離磁場(chǎng)三、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界與極值問題常用結(jié)論如下：(1)剛好穿出磁場(chǎng)邊界的條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與邊界相切(2)當(dāng)速度v一定時(shí)（同一個(gè)圓周），弧長(zhǎng)(或弦長(zhǎng))越長(zhǎng)，圓周角越大，則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)(3)當(dāng)速率v變化時(shí)（不同圓周），圓周角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)即時(shí)應(yīng)用3 (2013成都七中高三月考)如圖所示，邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，邊界OA上有一粒子源S.某一時(shí)刻，從S平行于紙面向各個(gè)方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子(不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，經(jīng)過一段時(shí)間有大量粒子從邊界OC射出磁場(chǎng)已知AOC60，從邊界OC射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間等于T/2(T為粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期)，則從邊界OC射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能為()A.B.C. D.考點(diǎn)1粒子運(yùn)動(dòng)徑跡的分析 (2012高考廣東卷)質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖中虛線所示，下列表述正確的是()AM帶負(fù)電，N帶正電BM的速率小于N的速率C洛倫茲力對(duì)M、N做正功DM的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間考點(diǎn)2帶電粒子在直線邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)如圖所示，在一底邊長(zhǎng)為2a，30的等腰三角形區(qū)域內(nèi)(D在底邊中點(diǎn))，有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)過電勢(shì)差為U的電場(chǎng)加速后，從D點(diǎn)垂直于EF進(jìn)入磁場(chǎng)，不計(jì)重力與空氣阻力的影響(1)若粒子恰好垂直于EC邊射出磁場(chǎng)，求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多少？(2)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后能打到ED板，求粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到第一次打到ED板的最長(zhǎng)時(shí)間是多少？跟蹤訓(xùn)練1 (2012高考江蘇卷)如圖所示，MN是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在紙面內(nèi)從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)若粒子速度為v0，最遠(yuǎn)能落在邊界上的A點(diǎn)下列說法正確的有()A若粒子落在A點(diǎn)的左側(cè)，其速度一定小于v0B若粒子落在A點(diǎn)的右側(cè)，其速度一定大于v0C若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能小于v0D若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能大于v0考點(diǎn)3帶電粒子在圓形邊界磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的問題如圖所示，在某空間實(shí)驗(yàn)室中，有兩個(gè)靠在一起的等大的圓柱形區(qū)域，分別存在著等大反向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.10 T，磁場(chǎng)區(qū)域半徑r m，左側(cè)區(qū)圓心為O1，磁場(chǎng)向里，右側(cè)區(qū)圓心為O2，磁場(chǎng)向外兩區(qū)域切點(diǎn)為C.今有質(zhì)量m3.21026 kg、帶電荷量q1.61019 C的某種離子，從左側(cè)區(qū)邊緣的A點(diǎn)以速度v106 m/s正對(duì)O1的方向垂直磁場(chǎng)射入，它將穿越C點(diǎn)后再?gòu)挠覀?cè)區(qū)穿出求：(1)該離子通過兩磁場(chǎng)區(qū)域所用的時(shí)間(2)離子離開右側(cè)區(qū)域的出射點(diǎn)偏離最初入射方向的側(cè)移距離為多大？(側(cè)移距離指垂直初速度方向上移動(dòng)的距離)跟蹤訓(xùn)練2 (2012高考安徽卷)如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過t時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，OC與OB成60角現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)関/3，仍從A點(diǎn)沿原方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)锳.tB2tC.t D3t第三節(jié)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1復(fù)合場(chǎng)與組合場(chǎng)(1)復(fù)合場(chǎng)：電場(chǎng)、_、重力場(chǎng)共存，或其中某兩場(chǎng)共存(2)組合場(chǎng)：電場(chǎng)與磁場(chǎng)各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊或在同一區(qū)域，電場(chǎng)、磁場(chǎng)_出現(xiàn)2帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分類(1)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力_時(shí)，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動(dòng)2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子所受的_與_大小相等、方向相反時(shí)，帶電粒子在_的作用下，在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(3)非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子所受的合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上時(shí)，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧，也不是拋物線二、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析1速度選擇器(如圖)(1)平行板間電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相_這種裝置能把具有一定_的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器(2)粒子能夠通過選擇器的條件是qEqvB，即v. 2磁流體發(fā)電機(jī)(如圖)(1)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把_能直接轉(zhuǎn)化為_能(2)根據(jù)左手定則，如圖中的B板是發(fā)電機(jī)_(3)磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為d，等離子體速度為v，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則該發(fā)電機(jī)能產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為U_.3電磁流量計(jì)(1)如圖833所示，一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體流過導(dǎo)管(2)原理：導(dǎo)電液體中的自由電荷(正、負(fù)離子)在_作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)_，形成電場(chǎng)當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力_時(shí)，a、b間的電勢(shì)差就保持穩(wěn)定由BqvEqq，可得v，液體流量QSv. 圖833 圖8344霍爾效應(yīng)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一個(gè)矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了_這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)其原理如圖834所示熱身體驗(yàn) 11.一個(gè)電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則()A此空間一定不存在磁場(chǎng)B此空間一定不存在電場(chǎng)C此空間可能只有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向與電子速度垂直D此空間可能同時(shí)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)12.某空間存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出)，帶電小球沿如圖所示的直線斜向下由A點(diǎn)沿直線向B運(yùn)動(dòng)，此空間同時(shí)存在由A指向B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說法正確的是()A小球一定帶正電B小球可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)C帶電小球一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D運(yùn)動(dòng)過程中，小球的機(jī)械能增大21. (2013濟(jì)南第二次調(diào)研)如圖所示，a、b是一對(duì)平行金屬板，分別接到直流電源兩極上，右邊有一擋板，正中間開有一小孔d，在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，在a、b兩板間還存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)E.從兩板左側(cè)中點(diǎn)c處射入一束正離子(不計(jì)重力)，這些正離子都沿直線運(yùn)動(dòng)到右側(cè)，從d孔射出后分成3束則下列判斷正確的是()A這三束正離子的速度一定不相同B這三束正離子的比荷一定不相同Ca、b兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)方向一定由a指向bD若這三束離子改為帶負(fù)電而其他條件不變則仍能從d孔射出22.目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如圖表示它的原理：將一束等離子體噴射入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓，以下說法錯(cuò)誤的是()AB板帶正電BA板帶正電C其他條件不變，只增大射入速度，UAB增大D其他條件不變，只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，UAB增大23.在某次發(fā)射科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“雙星”中，放置了一種磁強(qiáng)計(jì)，用于測(cè)定地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖838所示，電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長(zhǎng)方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e.金屬導(dǎo)電過程中，自由電子做定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)測(cè)出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢(shì)差為U.則下列說法正確的是()A電流方向沿x軸正方向，正電荷受力方向指向前側(cè)面，因此前側(cè)面電勢(shì)較高B電流方向沿x軸正方向，電子受力方向指向前側(cè)面，因此后側(cè)面電勢(shì)較高C磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為BD磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B即時(shí)應(yīng)用1 (2013達(dá)州模擬)帶電粒子以初速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過b點(diǎn)，OaOb，若撤去磁場(chǎng)加一個(gè)與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，仍以v0從a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，粒子仍能通過b點(diǎn)，那么電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之比為()Av0B1C2v0 D.二、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析和求解1帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中無約束情況下的運(yùn)動(dòng)(1)磁場(chǎng)力、重力并存若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，用平衡條件求解若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，可利用機(jī)械能守恒定律求解(2)電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力并存(不計(jì)重力的微觀粒子)若電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，用平衡條件求解若電場(chǎng)力和洛倫茲力不平衡，則帶電體做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因F洛不做功，可用動(dòng)能定理求解問題3)電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、重力并存若三力平衡，一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)，用平衡條件求解若重力與電場(chǎng)力平衡，一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，用平衡條件和牛頓第二定律求解若合力不為零且與速度方向不垂直，做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因F洛不做功，可用能量守恒或動(dòng)能定理求解問題2帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中有約束情況下的運(yùn)動(dòng)帶電體在復(fù)合場(chǎng)中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下，常見的運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)解題要通過受力分析明確變力、恒力做功情況，并注意洛倫茲力不做功的特點(diǎn)，運(yùn)用動(dòng)能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求出結(jié)果即時(shí)應(yīng)用2如圖所示，質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒以速度v與水平方向成45角進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里如果微粒做勻