高考化學(xué) 第十一章 第三課時(shí)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)解析

1、第三課時(shí)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)第一關(guān)：基礎(chǔ)關(guān)展望高考基 礎(chǔ) 知 識(shí)一、速度選擇器知識(shí)講解速度選擇器（如下圖所示）平行板中電場強(qiáng)度e和磁感應(yīng)強(qiáng)度b互相垂直.這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器.帶電粒子能夠勻速沿直線通過速度選擇器的條件是bqv=eq,即v=.活學(xué)活用1. 1以很小的速度進(jìn)入電壓為u的加速電場區(qū)（初速度不計(jì)），加速后，再通過狹縫s2、s3射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于磁場區(qū)的界面pq，最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面且平行于狹縫s33的距離為d,導(dǎo)出分子離子質(zhì)量m的表達(dá)式.解析：設(shè)離子的質(zhì)量為m、帶電荷量為q,經(jīng)過加速電場時(shí)，有qu=m

2、v2則從狹縫s3射入磁場區(qū)域的速度v=射入磁場后，受洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由于垂直于邊界射入，離子恰經(jīng)過半個(gè)圓，如圖所示，其圓半徑r=,由離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件：qvb=,代入式的結(jié)果后，即得離子的質(zhì)量m=.答案：m=二、磁流體發(fā)電機(jī)知識(shí)講解如圖所示，由燃燒室o燃燒電離成的正、負(fù)離子（等離子體）以高速v噴入偏轉(zhuǎn)磁場b中.在洛倫茲力作用下，正、負(fù)離子分別向上、下極板偏轉(zhuǎn)、積累，從而在板間形成一個(gè)向下的電場，兩板間形成一定的電勢差：當(dāng)qvb=時(shí)，電勢差穩(wěn)定為u=dvb，這就相當(dāng)于一個(gè)可以對(duì)外供電的電源.活學(xué)活用磁流體發(fā)電機(jī)，它的原理圖如圖所示，設(shè)想在相距為d的兩平行金屬板間加一磁感應(yīng)強(qiáng)度為

3、b的勻強(qiáng)磁場，兩板通過開關(guān)和燈泡相連.將氣體加熱到使之高度電離后，由于正、負(fù)離子一樣多，且?guī)щ姾闪烤鶠閝,因而稱為等離子體，將其以速度v噴入甲、乙兩板之間，這時(shí)甲、乙兩板就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓，這就是磁流體發(fā)電機(jī)的原理，它可以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能，試問：（1） 圖中哪個(gè)極板是發(fā)電機(jī)的正極？（2） 發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢多大？（3） 設(shè)噴入兩極板間的離子流每立方米有n個(gè)負(fù)電荷，離子流的橫截面積為s，則發(fā)電機(jī)的最大功率多大？解析：（1） 等離子體從左側(cè)射入磁場，正離子受向上的洛倫茲力而偏向甲板，使甲板上積累正電荷，相應(yīng)的乙板上積累負(fù)電荷，成為電源的正、負(fù)兩極.甲板是發(fā)電機(jī)的正極.(2) 當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，甲、

4、乙兩板間的電壓即為電源的電動(dòng)勢.穩(wěn)定時(shí)，甲、乙兩板上積累的電荷不再增加，此時(shí)的等離子體所受的洛倫茲力與電場力恰好平衡，則有=qvb即得電源的電動(dòng)勢為u=bdv.（3） 理想狀態(tài)時(shí)，噴入兩極板間的離子流全部流向兩極板，這時(shí)電源達(dá)到最大功率.此時(shí)，電路中的最大電流為imax=式中n為在t時(shí)間內(nèi)噴入兩極板間的正、負(fù)離子數(shù)的總和，即n=2nsvt,則發(fā)電機(jī)的最大功率為pmax=uimax=2ndqsbv2.答案：(1) 甲板（2） bdv(3) 2ndqsbv2三、電磁流量計(jì)知識(shí)講解電磁流量計(jì)原理可解釋為：如圖所示，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)電的液體向左流動(dòng)，導(dǎo)電液體中的自由電

5、荷（正、負(fù)離子）在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，a,b間的電勢差就保持穩(wěn)定，由qbv=qe=q,可得v=,流量q=sv=.四、霍爾效應(yīng)知識(shí)講解霍爾效應(yīng)是高中物理重要的探究課題之一.在勻強(qiáng)磁場中放置一個(gè)矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了電勢差.這個(gè)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或霍爾電壓，其原理如圖所示.第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考解 題 技 法一、帶電體在重力場與磁場的復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)技法講解帶電體在重力場與磁場的復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，若只受洛倫茲力與重力，當(dāng)二力平衡時(shí)，物體將沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若二力不平衡則物體做一般的曲線運(yùn)動(dòng)，很難從運(yùn)

6、動(dòng)學(xué)角度來分析，而從能量的角度來分析就比較簡便一定要注意洛倫茲力不做功這一特點(diǎn)若帶電物體在運(yùn)動(dòng)過程中還受其他物體(如繩、面或軌道等)的約束，則應(yīng)結(jié)合施加約束的物體的特點(diǎn)來分析帶電物體的運(yùn)動(dòng)，一定注意洛倫茲力隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而變化 典例剖析例1如圖所示，勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里，有一足夠長的等腰三角形絕緣滑槽，兩側(cè)斜槽與水平面夾角為，在斜槽頂點(diǎn)兩側(cè)各放一個(gè)質(zhì)量相等、帶等量負(fù)電荷的小球a和b，兩小球與斜槽的動(dòng)摩擦因數(shù)相等，且<tan,將兩小球同時(shí)由靜止釋放，下面說法正確的是（）a.兩球沿斜槽都做勻加速運(yùn)動(dòng)，且aa=abb.兩球沿斜槽都做勻加速運(yùn)動(dòng)，且aa>abc.兩球沿斜槽都做變加速運(yùn)動(dòng)，

7、且aa>abd.兩球沿斜槽的最大位移關(guān)系是：sa=sb解析：由靜止下滑后，對(duì)a、b兩球受力分析由牛頓第二定律得：mgsin-(mgcos-qbv)=maamgsin-(mgcos+qbv)=mab所以a球下滑過程中加速度增大，當(dāng)mgcos=qbv時(shí)將脫離斜面在空中做曲線運(yùn)動(dòng)，b球下滑過程中加速度減小，當(dāng)mgsin=(mgcos+qbv)時(shí)，b球?qū)⒀匦泵鎰蛩傧禄?，所以選項(xiàng)c正確.答案：c二、帶電粒子在電場、磁場、重力場并存的復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)技法講解帶電粒子在電場、磁場、重力場并存的復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果帶電粒子所受合外力為零時(shí)，所處狀態(tài)一定是勻速直線運(yùn)動(dòng)如果受的合力不為零，但方向與速度在同一直

8、線上，粒子將做勻減速或勻加速直線運(yùn)動(dòng)(或作變加速直線運(yùn)動(dòng)，如果有桿或面束縛)常見情況如下：(1)洛倫茲力為零(即v與b平行)，重力與電場力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng)；或重力與電場力的合力恒定做勻變速運(yùn)動(dòng)(2)洛倫茲力f與速度v垂直，且與重力和電場力的合力(或其中一種力)平衡做勻速直線運(yùn)動(dòng)2.當(dāng)帶電粒子所受合外力充當(dāng)向心力，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由于通常情況下，重力和電場力為恒力，故不能充當(dāng)向心力，所以一般情況下是重力恰好與電場力相平衡，洛倫茲力充當(dāng)向心力3.當(dāng)帶電微粒所受的合外力不為零，且恒力中的重力、電場力的合力做功使速度大小變化時(shí)，帶電微粒所受洛倫茲力變化，從而合外力變化，粒子將做曲線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)

9、其軌跡既非圓弧、亦非拋物線，屬變加速曲線運(yùn)動(dòng)，不能用勻變速運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)等規(guī)律解答有關(guān)問題，可考慮用動(dòng)量觀點(diǎn)解答或用功能觀點(diǎn)處理典例剖析例2如圖所示,在空間存在著水平方向的勻強(qiáng)磁場和豎直方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為e,磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.在某點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶電液滴a,它運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)處,恰與一個(gè)原來處于靜止的液滴b相撞,相撞后兩液滴合為一體,沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng).已知液滴a質(zhì)量是液滴b質(zhì)量的2倍,液滴a所帶電荷量是液滴b所帶電荷量的4倍.求兩液滴的初始位置之間的高度差h(設(shè)a,b之間的靜電力可以不計(jì)).解析：設(shè)b液滴的質(zhì)量為m,電荷量為q,則a液滴的質(zhì)量為2m,電荷量為4q.b液滴原來靜止,受重力和

10、電場力處于平衡,由此可知b液滴帶正電荷,且mg=eq.由a粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知其受的洛倫茲力方向?yàn)橛疑戏?判定出a粒子帶負(fù)電荷.設(shè)a原來所在處與b原來所在處的高度為h,a運(yùn)動(dòng)到b時(shí)的速度為v1由動(dòng)能定理2mgh+e·4qh=·2mv12-0聯(lián)立得：v1=.a與b相撞后合在一起，電荷量為4q-q=3q，帶負(fù)電，由動(dòng)量守恒定律得：2mv1=（m+2m）v2v2=碰后在一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到重力 3mg，電場力 3eq，洛倫茲力3bqv2.由平衡條件3bv2q=3eq+3mg聯(lián)立解得h=.答案：h=三、帶電體在復(fù)合場中的動(dòng)態(tài)分析與臨界問題技法講解帶電體在電場力、磁場力、重力、彈力

11、及摩擦力作用下的運(yùn)動(dòng)，廣泛地涉及力學(xué)和電磁學(xué)的基本概念、規(guī)律和方法，不僅受力復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)多變(受力分析與運(yùn)動(dòng)分析常結(jié)合在一起)、綜合性強(qiáng)，而且往往與臨界問題和極值問題密切相關(guān)(1)正確進(jìn)行受力分析，除重力、彈力、摩擦力外，要特別注意電場力和磁場力的分析(2)正確進(jìn)行物體的運(yùn)動(dòng)狀況分析，找出物體的速度、位置及變化，分清運(yùn)動(dòng)過程，如果出現(xiàn)臨界狀態(tài)，要分析臨界條件(3)選擇適當(dāng)?shù)囊?guī)律進(jìn)行求解(1)物理分析法認(rèn)真分析系統(tǒng)所經(jīng)歷的物理過程，找出與臨界狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的臨界條件，是解答這類題目的關(guān)鍵，尋找臨界條件，方法之一是從最大靜摩擦力、極限頻率、臨界角、臨界溫度等具有臨界含義的物理量及相關(guān)規(guī)律入手；方法之二是

12、以題目敘述的一些特殊詞語如“恰好”“剛好”“最大”“最高”“至少”為突破口，挖掘隱含條件，探求臨界位置或狀態(tài).(2)數(shù)學(xué)解析法許多物理過程，一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化可用一個(gè)二次函數(shù)來表示，如果這個(gè)函數(shù)存在極值，則說明它反映的物理變化存在一個(gè)臨界狀態(tài)，用配方法、圖像法求解極值，就可求得臨界點(diǎn)，臨界狀態(tài)的各物理量便可一一得出典例剖析例3如圖所示,豎直絕緣桿處于方向彼此垂直、大小為e、b的勻強(qiáng)電、磁場中，一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電電荷量為q的小球，從靜止開始沿桿下滑，且與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為，試求：（1）小球速度為多大時(shí)，加速度最大？最大值是多少？（2）小球下滑的最大速度是多少？解析：小球開始下滑時(shí)，在

13、水平方向始終受到方向相反的電場力qe和洛倫茲力qvb的作用，受力分析如圖所示，（1）當(dāng)qvbqe時(shí)，壓力fn水平向左，小球下滑的加速度為：a=由上式知a隨v的增加而增加，即小球做加速度增加的加速運(yùn)動(dòng).當(dāng)qvb=qe,即速度增大v=時(shí),摩擦力ff=fn=0,加速度最大,其最大值為amax=g.(2)當(dāng)qvbqe時(shí),fn改變方向?yàn)樗较蛴?，小球下滑加速度?a=由此可知a隨v增大而減小,即小球做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)a=0時(shí),速度達(dá)到最大,這時(shí)有:mg=(qvb-qe)故最大速度為vmax=.答案：（1）v= amax=g（2）第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考隨 堂 訓(xùn) 練.如圖所示，、是一對(duì)平行的金屬板

14、，分別接到直流電源的兩極上，右邊有一擋板，正中間開有一小孔在較大的空間范圍內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直紙面向里，而在、兩板間還存在著勻強(qiáng)電場從兩板左側(cè)中點(diǎn)處射入一束正離子，這些正離子都沿直線運(yùn)動(dòng)到右側(cè)，從孔射出后分成束則這些正離子的 （ ）.速度一定都相同.質(zhì)量一定有種不同的數(shù)值.電量一定有種不同的數(shù)值.荷質(zhì)比一定有種不同的數(shù)值解析：帶電粒子在正交的復(fù)合場中做直線運(yùn)動(dòng)，必有qvb=qe，即v=各離子的速度相同.離開復(fù)合場后各離子的軌道半徑不同，由r=可知，荷質(zhì)比一定不同.答案：ad2.如圖所示，一塊通電的銅板，板面垂直磁場放在磁場中，板內(nèi)通有圖示方向的電流，、是銅板的左、右邊緣

15、的兩點(diǎn)，則()c.電流增大時(shí)，|增大d.其他條件不變，將銅板改為水溶液時(shí)，電勢情況仍然一樣解析：銅板內(nèi)自由電荷為自由電子,電流向上,則電子流動(dòng)方向向下,其所受洛倫茲力的方向向左,則自由電子將向a側(cè)偏轉(zhuǎn),a側(cè)積累負(fù)電荷,b側(cè)顯出正電荷從而建立由b指向a的電場,故ab,b正確.同時(shí),當(dāng)ebv=時(shí),電子不再偏轉(zhuǎn),uba最大,為uba=bdv,其中i=svne,所以v=,所以u(píng)ba=,可見i增大時(shí),uab=|a-b|也增大,c正確.當(dāng)為nacl水溶液,正負(fù)離子偏向同一側(cè),故d不正確.答案：bc3.如圖所示，水平放置的兩個(gè)平行金屬板mn、pq間存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場.mn板帶正電，pq板帶負(fù)電，磁場方向

16、垂直紙面向里.一帶電粒子只在電場力和洛倫茲力作用下，從i點(diǎn)由靜止開始沿曲線ijk運(yùn)動(dòng)，到達(dá)k點(diǎn)時(shí)速度為零，j是曲線上離mn板最遠(yuǎn)的點(diǎn).以下說法正確的是（）答案：ac4.如圖所示，帶電平行板中勻強(qiáng)電場豎直向上，勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里，某帶電小球從光滑絕緣軌道上的點(diǎn)自由滑下，經(jīng)過軌道端點(diǎn)進(jìn)入板間后恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)使小球從稍低些的點(diǎn)開始自由滑下，在經(jīng)點(diǎn)進(jìn)入板間的運(yùn)動(dòng)過程中 （ ）其動(dòng)能將會(huì)增大 其電勢能將會(huì)增大 小球所受的洛倫茲力將會(huì)增大 小球所受的電場力將會(huì)增大. . .解析：帶電小球進(jìn)入板間恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，所以qvb+qe=mg（小球只能帶正電），若從稍低的b點(diǎn)落下，進(jìn)入

17、板間的速度將減小，則進(jìn)入時(shí)洛倫茲力減小了，因此小球?qū)⑾蛳掳迤?，合外力做功大于零（mg>qe），動(dòng)能將會(huì)增大，速度將會(huì)增大，洛倫茲力將會(huì)增大；由于向下板偏，電場力做負(fù)功，其電勢能將會(huì)增大.而電場力大小只與場強(qiáng)及小球的帶電荷量有關(guān)，故錯(cuò).答案：a5.如圖所示，直線po與x軸成45°角，x軸上方有水平向右的勻強(qiáng)電場e1,下方有豎直向下的勻強(qiáng)電場e2，已知電場強(qiáng)度e1=e2×10-5 kg×10-5 c.粒子由p點(diǎn)無初速釋放，po=d= m(重力加速度g=10 m/s2).求：（1）粒子剛進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)的速度v；(2)粒子第一次在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t和位移l.解析：粒

18、子在兩個(gè)電場中所受的電場力大小相同，為f=qe1=qe2×10-4 n粒子所受的重力為×10-4 n可見在兩個(gè)電場中粒子所受電場力大小均等于重力大小.（1） 在x軸上方的電場中，粒子沿po做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)合外力大小為f合= =×10-4 n合外力方向：tan= =1,=45°，即合外力與場強(qiáng)方向的夾角為45°，粒子將從原點(diǎn)o進(jìn)入x軸下方的復(fù)合場中.加速度a= =10 m/s2粒子剛進(jìn)入x軸下方復(fù)合場時(shí)的速度為v=2 m/s（2）在x軸下方的復(fù)合場中，因?yàn)榱Ｗ铀艿闹亓碗妶隽ζ胶?，所以粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期t=

19、=0.628 s由對(duì)稱性可知，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)四分之三周期，所用時(shí)間為t=3t/4=0.47 s粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r= =0.2 m粒子離開磁場時(shí)速度方向與負(fù)x軸成45°角，則粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的位移為,l= m=0.283 m答案：(1)2 m/s(2)0.47 s0.283 m課時(shí)作業(yè)三十八帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)1.在如圖所示的空間中，存在場強(qiáng)為e的勻強(qiáng)電場，同時(shí)存在沿x軸負(fù)方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)子（電荷量為e）在該空間恰沿y軸正方向以速度v勻速運(yùn)動(dòng).據(jù)此可以判斷出()a.質(zhì)子所受電場力大小等于ee，運(yùn)動(dòng)中電勢能減小；沿z軸正方向電勢升高b.質(zhì)子所受電場

20、力大小等于ee，運(yùn)動(dòng)中電勢能增大；沿z軸正方向電勢降低c.質(zhì)子所受電場力大小等于evb，運(yùn)動(dòng)中電勢能不變；沿z軸正方向電勢升高d.質(zhì)子所受電場力大小等于evb，運(yùn)動(dòng)中電勢能不變；沿z軸正方向電勢降低解析:根據(jù)粒子勻速運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可知，電場力等于洛倫茲力.粒子沿著等勢線運(yùn)動(dòng)，故電勢能不變，電場方向沿z軸向下，故abd錯(cuò)，c正確.答案:c2.如圖所示，帶電平行金屬板相互正對(duì)水平放置，兩板間存在著水平方向的勻強(qiáng)磁場.帶電液滴a沿垂直于電場和磁場的方向進(jìn)入板間后恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，在它正前方有一個(gè)靜止在絕緣小支架上不帶電的液滴b，帶電液滴a與液滴b發(fā)生正碰，在極短的時(shí)間內(nèi)復(fù)合在一起形成帶電液滴c.若

21、不計(jì)支架對(duì)液滴c沿水平方向的作用力，則液滴c離開支架后()解析:液滴a在電、磁場中做勻速運(yùn)動(dòng)，有mag=bqva+qe,與液滴b復(fù)合過程中動(dòng)量守恒：mava=(mb+ma)v,剛碰后c受到的向上的作用力qe+bqvqe+bqva=mag(ma+mb)g，故此液滴要做曲線運(yùn)動(dòng)，電場力做負(fù)功，a對(duì)，c、d錯(cuò).在勻強(qiáng)復(fù)合場中帶點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)要求恒力的合力為零，洛倫茲力提供向心力，故b錯(cuò)誤.答案:a3.如圖所示，套在足夠長的絕緣粗糙直棒上的帶正電小球，其質(zhì)量為m，帶電荷量為q，小球可在棒上滑動(dòng)，現(xiàn)將此棒豎直放入沿水平方向且互相垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中.設(shè)小球電荷量不變，小球由靜止下滑的過程中

22、()b.小球速度一直增大，直到最后勻速d.小球所受洛倫茲力一直增大，直到最后不變解析:小球由靜止加速下滑，f洛=bqv在不斷增大.開始一段，如圖（a),f洛f電，水平方向有f洛+ n=f電，加速度a=,其中f= n，隨著速度的不斷增大，f洛增大，彈力 n減小，加速度也增大.當(dāng)f洛=f電時(shí)，加速度達(dá)最大.以后如圖（b）f洛f電，水平方向f洛=f電+ n，隨著速度的增大， n也不斷增大，摩擦力f= n也增大，加速度a=減小，當(dāng)f=mg時(shí)，加速度a=0，此后小球勻速運(yùn)動(dòng).由以上分析可知，加速度先增大后減小，a錯(cuò)，b正確；彈力先減小，后增大，c錯(cuò)；洛倫茲力f洛=bqv，由v的變化可知d正確.答案:bd

23、和勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如果這束正離子束在區(qū)域中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)域后偏轉(zhuǎn)半徑又相同，則說明這些正離子具有相同的()解析:設(shè)電場的場強(qiáng)為e，由于粒子在區(qū)域里不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則eq=b1qv,得v=；當(dāng)粒子進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)，偏轉(zhuǎn)半徑又相同，所以r=，故選項(xiàng)a、d正確.答案:ad5.如圖所示，虛線空間存在由勻強(qiáng)電場e和勻強(qiáng)磁場b組成的正交或平行的電場和磁場，有一個(gè)帶正電小球（電荷量為+q，質(zhì)量為m）從正交或平行的電磁混合場上方的某一高度自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過下列的哪個(gè)電磁混合場()解析:帶電小球在各復(fù)合場中受力情況如下圖所示，a圖中由于小球所受合力不為零，所以洛倫茲力不恒定，因此水平方向合力不可能保持為

24、零，所以a圖不正確；b圖中垂直紙面向外的方向上只有一個(gè)洛倫茲力，所以這種情況下小球也不能沿豎直方向運(yùn)動(dòng)；c圖中小球所受三個(gè)力的合力有可能為零，小球可能沿豎直線運(yùn)動(dòng)；d圖中小球只受豎直方向重力和電場力作用，一定沿豎直線運(yùn)動(dòng).答案:cd1、d2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說法正確的是（)解析:回旋加速器的兩個(gè)d形盒間隙分布周期性變化的電場，不斷地給帶電粒子加速使其獲得能量；而d形盒處分布有恒定不變的磁場，具有一定速度的帶電粒子在d形盒內(nèi)受到磁場的洛倫茲力提供的向心力而做圓周運(yùn)動(dòng)；洛倫茲力不做功故不能使離子獲得能量，c錯(cuò)；離子源在回旋加速器的中心附近.所以正確選項(xiàng)為a、d.答案:ad7.為監(jiān)測某化工廠的

25、污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì).該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口.在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極.污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓u.若用q表示污水流量（單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積），下列說法中正確的是()a.若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢高b.若污水中負(fù)離子較多，則前表面比后表面電勢高d.污水流量q與u成正比，與a、b無關(guān)解析:由左手定則可判斷出正離子較多時(shí)，正離子受到的洛倫茲力使其向后表面偏轉(zhuǎn)聚集而導(dǎo)致后表面電勢升高，同理負(fù)離子較多時(shí)，

26、負(fù)離子向前表面偏轉(zhuǎn)聚集而導(dǎo)致前表面電勢降低，故a、b錯(cuò)誤.設(shè)前后表面間的最高電壓為u，則qu/b=qvb，所以u(píng)=vbb，由此可知u與離子濃度無關(guān)，故c錯(cuò)誤.因q=vbc，而u=vbb，所以q=uc/b,d正確.答案:d8.如圖所示，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和水平方向（垂直紙面向里）的勻強(qiáng)磁場，一離子在電場力和洛倫茲力共同作用下，從靜止開始自a點(diǎn)沿曲線acb運(yùn)動(dòng)，到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度為零，c為運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，不計(jì)重力，則()b.a、b兩點(diǎn)位于同一高度d.離子到達(dá)b點(diǎn)后，將沿原路返回a點(diǎn)解析:在不計(jì)重力情況下，離子從a點(diǎn)由靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，說明離子受向下的電場力，帶正電.整個(gè)過程中只有電場力做功，而a

27、、b兩點(diǎn)離子速度都為零，所以a、b在同一等勢面上，選項(xiàng)b正確.運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)離子在電場力方向上發(fā)生的位移最大，電場力做功最多，離子速度最大，選項(xiàng)c正確.離子從b點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)受向右的洛倫茲力，將向右偏，故選項(xiàng)d錯(cuò).答案:abc9.如圖所示，在水平正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi)，有一個(gè)帶電小球a，已知電場強(qiáng)度為e，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，小球在復(fù)合場區(qū)域中受到的電場力大小恰與它的重力大小相等，要使小球在電磁場中勻速運(yùn)動(dòng)，則小球的速度大小等于_，方向?yàn)開.解析:小球帶正電時(shí)，磁場力的大小等于重力與電場力的合力，方向如圖（甲）所示.則qbv= qev=根據(jù)左手定則，小球速度的方向與磁場力垂直，與e的正向成45&

28、#176;角；同理，小球帶負(fù)電時(shí)，亦有v=2eb,方向與e正向成135°角（如圖乙所示）.答案:小球帶正電時(shí)，為右上方與e正向成45°角；小球帶負(fù)電時(shí)， 為左上方與e正向成135°角10.如圖所示，坐標(biāo)系xoy位于豎直平面內(nèi)，在該區(qū)域內(nèi)有場強(qiáng)e=12 n/c、方向沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b=2t、沿水平方向且垂直于xoy平面指向紙里的勻強(qiáng)磁場.一個(gè)質(zhì)量m=4×10-5 kg×10-5c帶正電的微粒，在xoy平面內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)o時(shí)，撤去磁場，經(jīng)一段時(shí)間后，帶電微粒運(yùn)動(dòng)到了x軸上的p點(diǎn).取g=10 m/s2，求：（1）

29、p點(diǎn)到原點(diǎn)o的距離；（2）帶電微粒由原點(diǎn)o運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)的時(shí)間.解析:微粒運(yùn)動(dòng)到o點(diǎn)之前要受到重力、電場力和洛倫茲力作用，在這段時(shí)間內(nèi)微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說明三力合力為零.由此可得+(mg)2電場力fe=eq洛倫茲力fb=bqv聯(lián)立求解、代入數(shù)據(jù)得v=10 m/s微粒運(yùn)動(dòng)到o點(diǎn)之后，撤去磁場，微粒只受到重力、電場力作用，其合力為一恒力，且方向與微粒在o點(diǎn)的速度方向垂直，所以微粒在后一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)為類平拋運(yùn)動(dòng)，可沿初速度方向和合力方向進(jìn)行分解.tan=代入數(shù)據(jù)得tan=設(shè)沿初速度方向的位移為s1，沿合力方向的位移為s2，則因?yàn)閟1=vts2= op=聯(lián)立求解，代入數(shù)據(jù)可得p點(diǎn)到原點(diǎn)o的距離op=15 mo點(diǎn)到p點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)間答案：（1）15 m（2）1.2 s11.如圖所示，在xoy平面的第一象限有一勻強(qiáng)電場，電場的方向平行于y軸向下；在x軸和第四象限的射線oc之間有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b，方向垂直于紙面向外.有一質(zhì)量為m，帶有電荷量+q的質(zhì)點(diǎn)由電場左側(cè)平行于x軸射入電場.質(zhì)點(diǎn)到達(dá)x軸上a點(diǎn)時(shí)，速度方向與x軸的夾角為，求（1）粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)速度的大??；（2）勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小.解析:（1）質(zhì)點(diǎn)在磁場中的軌跡為一圓弧.由于質(zhì)點(diǎn)飛離磁場時(shí)，速度垂直于oc，故圓弧的圓心在oc上.依題意，質(zhì)點(diǎn)軌跡與x軸的交點(diǎn)為a，過a點(diǎn)作與a點(diǎn)的速度方向垂直的直線，與oc交于