2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 專題 第八章 磁場 專題8　帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動

1、專題8帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.能分析計算帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動.2.能夠解決速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計等磁場在生活和科技方面的應(yīng)用問題一、復(fù)合場基礎(chǔ)導(dǎo)引近兩年各省市高考題中的復(fù)合場情形圖2020年新課標(biāo)全國卷25題2020年山東卷25題2020年浙江卷24題知識梳理1復(fù)合場(1)疊加場：電場、_、重力場共存，或其中某兩場共存(2)組合場：電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊或在同一區(qū)域，電場、磁場_出現(xiàn)2三種場的比較 項(xiàng)目名稱力的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)重力場大?。篏_方向：_重力做功與_無關(guān)重力做功改變物體的_靜電場方向：a.正電荷受力方向與場強(qiáng)方向_ b.負(fù)電荷受力方

2、向與場強(qiáng)方向_電場力做功與_無關(guān)W_電場力做功改變_磁場洛倫茲力F_方向可用_定則判斷洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子的_：1.帶電粒子在疊加場中什么時候靜止或做直線運(yùn)動？什么時候做勻速圓周運(yùn)動？2復(fù)合場中帶電粒子在重力、電場力(為恒力時)、洛倫茲力三個力作用下能做勻變速直線運(yùn)動嗎？二、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的應(yīng)用實(shí)例知識梳理1電視顯像管電視顯像管是應(yīng)用電子束_(填“電偏轉(zhuǎn)”或“磁偏轉(zhuǎn)”)的原理來工作的，使電子束偏轉(zhuǎn)的_(填“電場”或“磁場”)是由兩對偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的顯像管工作時，由_發(fā)射電子束，利用磁場來使電子束偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電視技術(shù)中的_，使整個熒光屏都在發(fā)光2速度選擇器(如圖1所示)(1)平行板

3、中電場強(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圖1(2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qEqvB，即v_.3磁流體發(fā)電機(jī)(1)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把_直接轉(zhuǎn)化為電能圖2(2)根據(jù)左手定則，如圖2中的B是發(fā)電機(jī)_(3)磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為l，等離子體速度為v，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則由qEqqvB得兩極板間能達(dá)到的最大電勢差U_.圖34電磁流量計工作原理：如圖3所示，圓形導(dǎo)管直徑為d，用_制成，導(dǎo)電液體在管中向左流動，導(dǎo)電液體中的自由電荷(正、負(fù)離子)，在洛倫茲力的作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢差，形成電場，當(dāng)自由電荷

4、所受的電場力和洛倫茲力平衡時，a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定，即：qvB_，所以v_，因此液體流量QSv.圖45霍爾效應(yīng)在勻強(qiáng)磁場中放置一個矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)_與電流方向垂直時，導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了_，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾電勢差，其原理如圖4所示 ：帶電粒子在電場與磁場的復(fù)合場中運(yùn)動時，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，都存在怎樣的力學(xué)關(guān)系？考點(diǎn)一帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動考點(diǎn)解讀1帶電粒子在疊加場中無約束情況下的運(yùn)動情況分類(1)磁場力、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，因F洛不做功，故機(jī)械能守

5、恒，由此可求解問題(2)電場力、磁場力并存(不計重力的微觀粒子)若電場力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動，因F洛不做功，可用動能定理求解問題(3)電場力、磁場力、重力并存若三力平衡，一定做勻速直線運(yùn)動若重力與電場力平衡，一定做勻速圓周運(yùn)動若合力不為零且與速度方向不垂直，將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動，因F洛不做功，可用能量守恒或動能定理求解問題2帶電粒子在復(fù)合場中有約束情況下的運(yùn)動帶電體在復(fù)合場中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下，常見的運(yùn)動形式有直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動，此時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

6、動能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動定律求出結(jié)果典例剖析圖5例1 如圖5所示，帶正電的小物塊靜止在粗糙絕緣的水平面上，小物塊的比荷為k，與水平面的動摩擦因數(shù)為.在物塊右側(cè)距物塊L處有一范圍足夠大的磁場和電場疊加區(qū)，場區(qū)內(nèi)存在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，已知勻強(qiáng)電場的方向 豎直向上，場強(qiáng)大小恰等于當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊?/k，勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)給物塊一水平向右的初速度，使其沿水平面向右運(yùn)動進(jìn)入右側(cè)場區(qū)當(dāng)物塊從場區(qū)飛出后恰好落到出發(fā)點(diǎn)設(shè)運(yùn)動過程中物塊帶電荷量保持不變，重力加速度為g.求：(1)物塊剛進(jìn)入場區(qū)時的速度和剛離開場區(qū)時距水平面的高度h；(2)物塊開始運(yùn)動時的速度思維突

7、破1帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的分析方法(1)弄清復(fù)合場的組成(2)進(jìn)行受力分析(3)確定帶電粒子的運(yùn)動狀態(tài)，注意運(yùn)動情況和受力情況的結(jié)合(4)對于粒子連續(xù)通過幾個不同種類的場時，要分階段進(jìn)行處理(5)畫出粒子運(yùn)動軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動規(guī)律當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動時，根據(jù)受力平衡列方程求解當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動時，應(yīng)用牛頓定律結(jié)合圓周運(yùn)動規(guī)律求解當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運(yùn)動時，一般用動能定理或能量守恒定律求解對于臨界問題，注意挖掘隱含條件2帶電粒子(體)在復(fù)合場中的運(yùn)動問題求解要點(diǎn)(1)受力分析是基礎(chǔ)(2)運(yùn)動過程分析是關(guān)鍵(3)根據(jù)不同的運(yùn)動過程及物理模型選擇合適的物理規(guī)律列

8、方程求解圖6跟蹤訓(xùn)練1如圖6所示，在水平地面上方有一范圍足夠大的互相正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、垂直紙面向里一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電微粒在此區(qū)域內(nèi)沿豎直平面(垂直于磁場方向的平面)做速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動，重力加速度為g. (1)求此區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小和方向；(2)若某時刻微粒在復(fù)合場中運(yùn)動到P點(diǎn)時，速度與水平方向的夾角為60，且已知P點(diǎn)與水平地面間的距離等于其做圓周運(yùn)動的半徑，求該微粒運(yùn)動到最高點(diǎn)時與水平地面間的距離；(3)當(dāng)帶電微粒運(yùn)動至最高點(diǎn)時，將電場強(qiáng)度的大小變?yōu)樵瓉淼?/2(方向不變，且不計電場變化對原磁場的影響)，且?guī)щ娢⒘Ｄ苈渲恋孛?，求帶電?/p>

9、粒落至地面時的速度大小考點(diǎn)二帶電粒子在組合場中的運(yùn)動考點(diǎn)解讀1近幾年各省市的高考題在這里的命題情景大都是組合場模型，或是一個電場與一個磁場相鄰，或是兩個或多個磁場相鄰2解題時要弄清楚場的性質(zhì)、場的方向、強(qiáng)弱、范圍等3要進(jìn)行正確的受力分析，確定帶電粒子的運(yùn)動狀態(tài)4分析帶電粒子的運(yùn)動過程，畫出運(yùn)動軌跡是解題的關(guān)鍵典例剖析圖7例2 如圖7所示，在直角坐標(biāo)系的第象限和第象限存在著電場強(qiáng)度均為E的勻強(qiáng)電場，其中第象限電場沿x軸正方向，第象限電場沿y軸負(fù)方向在第象限和第象限存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向均垂直紙面向里有一個電子從y軸的P點(diǎn)以垂直于y軸的初速度v0進(jìn)入第象限，第一次到達(dá)x軸上時速

10、度方向與x軸負(fù)方向夾角為45，第一次進(jìn)入第象限時，與y軸負(fù)方向夾角也是45，經(jīng)過一段時間電子又回到了P點(diǎn)，進(jìn)行周期性運(yùn)動已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，不考慮重力和空氣阻力求：(1)P點(diǎn)距原點(diǎn)O的距離；(2)粒子第一次到達(dá)x軸上C點(diǎn)與第一次進(jìn)入第象限時的D點(diǎn)之間的距離；(3)電子從P點(diǎn)出發(fā)到第一次回到P點(diǎn)所用的時間思維突破解決帶電粒子在組合場中運(yùn)動問題的思路方法圖8跟蹤訓(xùn)練2如圖8所示，相距為d、板間電壓為U的平行金屬板M、N間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場；在pOy區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場；pOx區(qū)域?yàn)闊o場區(qū)一正離子沿平行于金屬板、垂直磁場射入兩板間并做勻速

11、直線運(yùn)動，從H(0，a)點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入第象限，經(jīng)Op上某點(diǎn)離開磁場，最后垂直x軸離開第象限求：(1)離子在金屬板M、N間的運(yùn)動速度；(2)離子的比荷；(3)離子在第象限的磁場區(qū)域和無場區(qū)域內(nèi)運(yùn)動的時間之比9.帶電粒子在復(fù)合場中的實(shí)際應(yīng)用模型例3(2020天津理綜12(2)(3)回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到、了廣泛應(yīng)用，有力地推動了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展圖9(1)回旋加速器的原理如圖9，D1和D2是兩個中空的半徑為R的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為f的交流電源上，位于D1圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子(初速度可以忽略，重力不計)，它們在兩盒之間被電場加速，D1、D2置于

12、與盒面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中若質(zhì)子束從回旋加速器輸出時的平均功率為P，求輸出時質(zhì)子束的等效電流I與P、B、R、f的關(guān)系式(忽略質(zhì)子在電場中的運(yùn)動時間，其最大速度遠(yuǎn)小于光速)(2)試推理說明：質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動時，隨軌道半徑r的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差r是增大、減小還是不變？建模感悟1無論是速度選擇器、回旋加速器、還是質(zhì)譜儀、電磁流量計，其實(shí)質(zhì)都是帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動，只是運(yùn)動過程較復(fù)雜而已2解題思路主要有：(1)力和運(yùn)動的關(guān)系根據(jù)帶電體所受的力，運(yùn)用牛頓第二定律并結(jié)合 運(yùn)動學(xué)規(guī)律求解(2)功能關(guān)系根據(jù)場力及其他外力對帶電粒子做功引起的能量變化或全過程中的功能關(guān)系解決問

13、題，這條線索不但適用于均勻場，也適用于非均勻場，因此要熟悉各種力做功的特點(diǎn)圖10跟蹤訓(xùn)練3如圖10所示是質(zhì)譜儀工作原理的示意圖，帶電粒子a、b經(jīng)電壓U加速(在A點(diǎn)初速度為0)后，進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻 強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動，最后分別打在感光板S上的x1、x2處圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子a、b所通過的路徑，則()Aa的質(zhì)量一定大于b的質(zhì)量Ba的電荷量一定大于b的電荷量Ca運(yùn)動的時間大于b運(yùn)動的時間Da的比荷大于b的比荷A組帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動圖111. 如圖11所示為磁流體發(fā)電機(jī)的原理圖：將一束等離子體噴射入磁場，在場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓如果射入的等

14、離子體速度均為v，兩金屬板的板長為L，板間距離為d，板平面的面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于速度方向，負(fù)載電阻為R，等離子體充滿兩板間的空間當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時，電流表示數(shù)為I.那么板間電離氣體的電阻率為 ()A.(R) B.(R)C.(R) D.(R)圖122如圖12所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直向下的勻強(qiáng)電場一帶電粒子a(不計重力)以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場、電場區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)穿出若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場而保留電場不變，另一個同樣的粒子b(不計重力)仍以相同初速度由O點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b ()A穿出位置

15、一定在O點(diǎn)下方B穿出位置一定在O點(diǎn)上方C運(yùn)動時，在電場中的電勢能一定減小D在電場中運(yùn)動時，動能一定減小B組帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動圖133如圖13所示，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，一帶電液滴從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動，到達(dá)B點(diǎn)時，速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動的最低點(diǎn)，則液滴一定帶負(fù)電；液滴在C點(diǎn)時動能最大；液滴在C點(diǎn)電勢能最小；液滴在C點(diǎn)機(jī)械能最小以上敘述正確的是 ()A B C D4如圖14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)電場和勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里如果微粒做勻速直線運(yùn)動，則下列說法正確的是 ()A微粒受電場力、洛倫茲力、重力

16、三個力作用圖14B微粒受電場力、洛倫茲力兩個力作用C勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度ED勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度BC組帶電粒子在組合場中的運(yùn)動5如圖15甲所示，在坐標(biāo)系xOy內(nèi)，沿x軸分成寬度均為L0.30 m的區(qū)域，其間存在電場和磁場電場方向沿x軸負(fù)方向，電場強(qiáng)度大小是E01.5104 V/m；磁場方向垂直坐標(biāo)平面且規(guī)定方向向里為正，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B07.5104 T，Ex、Bx圖線如圖乙所示某時刻初速度為零的電子從坐標(biāo)原點(diǎn)開始運(yùn)動，電子電荷量e1.61019 C，電子質(zhì)量m9.01031 kg，不計重力的重力，不考慮電子因高速運(yùn)動而產(chǎn)生的影響，計算中取3.求：甲乙圖15(1)電子經(jīng)過xL處時速度的大??；(2

17、)電子從x0運(yùn)動至x3L處經(jīng)歷的時間；(3)電子到達(dá)x6L處時的縱坐標(biāo)專題8帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(限時：60分鐘)一、選擇題1有一個帶電荷量為q、重為G的小球，從兩豎直的帶電平行板上方h處自由落下，兩極板間另有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖1所示，則帶電小球通過有電場和磁場的空間時，下列說法錯誤的是()A一定做曲線運(yùn)動B不可能做曲線運(yùn)動圖1C有可能做勻加速運(yùn)動D有可能做勻速運(yùn)動圖22某空間存在水平方向的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出)，帶電小球沿如圖2所示的直線斜向下由A點(diǎn)沿直線向B點(diǎn)運(yùn)動，此空間同時存在由A 指向B的勻強(qiáng)磁場，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C帶

18、電小球一定做勻加速直線運(yùn)動D運(yùn)動過程中，小球的機(jī)械能增大圖33圖3所示，a、b是一對平行金屬板，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，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E.從兩板左側(cè)中點(diǎn)c處射入一束正離子(不計重力)，這些正離子都沿直線運(yùn)動到右側(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4如圖4所示，水平放置的兩塊平行金屬板，充電后與電源斷開板間存在著方

19、向豎直向下的勻強(qiáng)電場E和垂直于紙面向里、磁感強(qiáng)圖4度為B的勻強(qiáng)磁場一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子(不計重力及空氣阻力)，以水平速度v0從兩極板的左端中間射入場區(qū)，恰好做勻速直線運(yùn)動則 ()A粒子一定帶正電B若僅將板間距離變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子運(yùn)動軌跡偏向下極板C若將磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場強(qiáng)度均變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子仍將做勻速直線運(yùn)動D若撤去電場，粒子在板間運(yùn)動的最長時間可能是圖55勞倫斯和利文斯設(shè)計出回旋加速器，工作原理示意圖如圖5所示置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可忽略磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，高頻交流電頻率為f，加速電壓為U.若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子

20、質(zhì)量為m、電荷量為q，在加速器中被加速，且加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力的影響則下列說法正確的是()A質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2RfB質(zhì)子離開回旋加速器時的最大動能與加速電壓U成正比C質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為1D不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電頻率f，該回旋加速器的最大動能不變圖66如圖6所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場在該區(qū)域中，有一個豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個帶正電的小球O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心，a、b、c、d為圓環(huán)上的四個點(diǎn)，a點(diǎn)為最高點(diǎn)，c點(diǎn)為最低點(diǎn)，b、O、d三點(diǎn)在同一水平線上已知小球所受電場力與重力大小相等現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端

21、a點(diǎn)由靜止釋放，下列判斷正確的是 ()A小球能越過d點(diǎn)并繼續(xù)沿環(huán)向上運(yùn)動B當(dāng)小球運(yùn)動到c點(diǎn)時，所受洛倫茲力最大C小球從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中，重力勢能減小，電勢能增大D小球從b點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn)的過程中，電勢能增大，動能先增大后減小圖77. 醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度電磁血流計由一對電極a和b以及一對磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖7所示由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場中運(yùn)動，電極a、b之間會有微小電勢差在達(dá)到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看做是勻強(qiáng)電場，血液中的離子所受的電場力

22、和磁場力的合力為零在某次監(jiān)測中，兩觸點(diǎn)間的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢差為160 V，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040 T則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為 ()A1.3 m/s，a正、b負(fù) B2.7 m/s，a正、b負(fù)C1.3 m/s，a負(fù)、b正 D2.7 m/s，a負(fù)、b正圖88.如圖8所示，粗糙的足夠長的豎直木桿上套有一個帶電的小球，整個裝置處在由水平勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場組成的足夠大的復(fù)合場中，小球由靜止開始下滑，在整個運(yùn)動過程中小球的vt圖象如圖所示，其中錯誤的是 ()9如圖9所示，已知一帶電小球在光滑絕緣的水平面上從靜止開始經(jīng)電壓U加速后，水平進(jìn)

23、入互相垂直的勻強(qiáng)電場E和圖9勻強(qiáng)磁場B的復(fù)合場中(E和B已知)，小球在此空間的豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則 ()A小球可能帶正電B.小球做勻速圓周運(yùn)動的半徑為r C小球做勻速圓周運(yùn)動的周期為TD若電壓U增大，則小球做勻速圓周運(yùn)動的周期增加圖1010. 目前有一種磁強(qiáng)計，用于測定地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁強(qiáng)計的原理如圖10所示，電路有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場中，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，自由電子所做的定向移動可視為勻速運(yùn)動兩電極M、N均與金屬導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸，用電壓表

24、測出金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間的電勢差為U.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和電極M、N的正負(fù)為()A.，M正、N負(fù) B.，M正、N負(fù)C.，M負(fù)、N正 D.，M負(fù)、N正二、非選擇題圖1111如圖11所示，在xOy平面內(nèi)，第象限內(nèi)的直線OM是電場與磁場的分界線，OM與x軸的負(fù)方向成45角，在x0且OM的左側(cè)空間存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場B，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T；在y0且OM的右側(cè)空間存在著沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場E，場強(qiáng)大小為0.32 N/C.一不計重力的帶負(fù)電微粒，從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸負(fù)方向以v02103 m/s的初速度進(jìn)入磁場，最終離開電、磁場區(qū)域已知微粒的電荷量q51018 C，質(zhì)量m11024 kg.

25、求：(1)帶電微粒在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑；(2)帶電微粒第一次進(jìn)入電場前運(yùn)動的時間；(3)帶電微粒第二次進(jìn)入電場后在電場中運(yùn)動的水平位移圖1212如圖12所示，平行金屬板傾斜放置，AB長度為L，金屬板與水平方向的夾角為.一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電小球以水平速度v0進(jìn)入電場，且做直線運(yùn)動，到達(dá)B點(diǎn)，離開電場后，進(jìn)入如圖所示的電磁場(圖中電場未畫出)區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動，并豎直向下穿出電磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求：(1)帶電小球進(jìn)入電磁場區(qū)域時的速度v；(2)帶電小球進(jìn)入電磁場區(qū)域運(yùn)動的時間；(3)重力在電磁場區(qū)域?qū)π∏蛩龅墓D1313如圖13所示，在光滑絕緣的水平桌面上建立一xOy坐標(biāo)系，平面

26、處在周期性變化的電場和磁場中，電場和磁場的變化規(guī)律如圖14所示(規(guī)定沿y方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度的正方向，豎直向下為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向)在t0時刻，一質(zhì)量為10 g、電荷量為0.1 C且不計重力的帶電金屬小球自坐標(biāo)原點(diǎn)O處，以v02 m/s的速度沿x軸正方向射出已知E00.2 N/C、B00.2 T求：(1)t1 s末時，小球速度的大小和方向；(2)1 s2 s內(nèi)，金屬小球在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑和周期；(3)(2n1) s2n s(n1,2,3，)內(nèi)金屬小球運(yùn)動至離x軸最遠(yuǎn)點(diǎn)的位置坐標(biāo)圖14答案基礎(chǔ)再現(xiàn)一、知識梳理1.(1)磁場(2)交替2.mg豎直向下路徑重力勢能qEa相同b相反路徑qU電勢能qvB

27、左手動能思考：1.(1)靜止或勻速直線運(yùn)動當(dāng)帶電粒子在疊加場中所受合外力為零時，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動(2)勻速圓周運(yùn)動當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力大小相等，方向相反時，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)將做勻速圓周運(yùn)動2不能只要v發(fā)生改變，洛倫茲力就要發(fā)生變化，使粒子所受合力發(fā)生變化，故而不能做勻變速直線運(yùn)動二、1磁偏轉(zhuǎn)磁場陰極掃描2.(1)垂直速度(2)3.(1)內(nèi)能(2)正極(3)Blv4.非磁性材料qEq5.磁場方向電勢差思考：qEqvB或qqvB，這是解決這類題目的突破口之一課堂探究例1(1) (2) 跟蹤訓(xùn)練1(1)mg/q方向豎直向上(2)(3) 例2(

28、1)(2)(或)(3)跟蹤訓(xùn)練2(1)(2)(3)例3(1)I(2)r減小跟蹤訓(xùn)練3D粒子經(jīng)電場加速的過程，由動能定理有：qUmv；粒子在磁場中運(yùn)動，由牛頓第二定律知Bqv0m，所以R ，由圖知Ra，A、B錯，D對；因周期為T，a、b粒子運(yùn)行時間均為，所以a運(yùn)動的時間小于b運(yùn)動的時間，C錯分組訓(xùn)練1A根據(jù)磁流體發(fā)電機(jī)的原理可推知：A、B板間產(chǎn)生的電動勢為EBdv，A、B板間的等效電阻r，根據(jù)閉合電路的歐姆定律得：I，聯(lián)立可得(R)，A正確2C3C液滴偏轉(zhuǎn)是由于受洛倫茲力作用，據(jù)左手定則可判斷液滴一定帶負(fù)電液滴所受電場力必向上，而液滴能夠從靜止向下運(yùn)動，是因?yàn)橹亓Υ笥陔妶隽τ葾C合力做正功，故在

29、C處液滴的動能最大而由于AC克服電場力做功最多，電勢能增加最多，又機(jī)械能與電勢能的和不變，因此，由AC機(jī)械能減小最多，故液滴在C點(diǎn)機(jī)械能最小故選C.4A因?yàn)槲⒘Ｗ鰟蛩僦本€運(yùn)動，所以微粒所受合力為零，受力分析如圖所示，微粒在重力、電場力和洛倫茲力作用下處于平衡狀態(tài)，可知，qEmg，qvB mg，得電場強(qiáng)度E，磁感應(yīng)強(qiáng)度B.5(1)4.0107 m/s(2)3.8108 s(3)0.85 m答案1BCD2CD由于重力方向豎直向下，空間存在磁場，且直線運(yùn)動方向斜向下，與磁場方向相同，故不受磁場力作用，電場力必水平向右，但電場具體方向未知，故不能判斷帶電小球的電性，選項(xiàng)A錯誤；重力和電場力的合力不為零

30、，故不是勻速直線運(yùn)動，所以選項(xiàng)B錯誤；因?yàn)橹亓εc電場力的合力方向與運(yùn)動方向相同，故小球一定做勻加速運(yùn)動，選項(xiàng)C正確；運(yùn)動過程中由于電場力做正功，故機(jī)械能增大，選項(xiàng)D正確3BCD因?yàn)槿x子在兩極板間都是沿直線運(yùn)動，電場力等于洛倫茲力，可以判斷三束正離子的速度一定相同，且電場方向一定由a指向b，選項(xiàng)A錯誤，C正確；在右側(cè)磁場中三束正離子做圓周運(yùn)動的半徑不同，可知這三束正離子的比荷一定不相同，選項(xiàng)B正確；若將這三束離子改為帶負(fù)電，而其他條件不變的情況下受力分析可知，三束離子在兩板間仍做勻速直線運(yùn)動，仍能從d孔射出，選項(xiàng)D正確4CD不計重力，粒子僅受電場力和磁場力做勻速直線運(yùn)動，合力為零電場力與磁場力等大反向該粒子可以是正電荷，也可以是負(fù)電荷，A錯僅將板間距離變?yōu)樵瓉淼?倍，由于帶電荷量不變，板間電場強(qiáng)度不變，帶電粒子仍做勻速直線運(yùn)動，B錯若將磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場強(qiáng)度均變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子所受電場力和磁場力均變?yōu)樵瓉淼?倍，仍將做勻速直線運(yùn)動，C對若撤去電場，粒子