湖北省宜昌市高中物理專題七帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)學(xué)案(無答案)新人教版

1、七、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng).復(fù)習(xí)回顧.帶電粒子在洛倫茲力作用下的圓周運(yùn)動(dòng) 的半徑公式推導(dǎo).帶電粒子在洛倫茲力作用下的圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式推導(dǎo)：二.帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)情況研究1、找圓心的方法：利用v，R;利用弦的中垂線2、定半徑：幾何法求半徑；向心力公式求半徑3、確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間：0為軌跡所對應(yīng)的圓心角t=三.典型習(xí)題題型一：基本概念和公式.如圖所示，在陰極射線管的正下方平行放置一根通有強(qiáng)直流電流的長直導(dǎo)線，且電流的方向水平向右，則陰極射線將會（）=A.向上偏轉(zhuǎn)B.向下偏轉(zhuǎn)二尹C.向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)D.向紙外偏轉(zhuǎn).有a、b、c三個(gè)帶電粒子，其質(zhì)量之比為ma：mb:m=1:2:3,帶電量相同，以相同的初動(dòng)

2、能射入同一勻強(qiáng)磁場中，都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則（）A.軌道半徑最大的是aB.軌道半徑最大的是cC.軌道周期最小的是bD.軌道周期最小的是c題型二：帶電粒子在有界磁場中的偏轉(zhuǎn)（1）帶電粒子射入條形勻強(qiáng)磁場區(qū)（常見幾種情況）例1.如圖（右上）所示，在邊界為CDEF的狹長區(qū)域內(nèi)，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙而向里，磁場區(qū)域?qū)挾葹閐,電子以不同的速率v從邊界CD的S處沿垂直磁場方向射入磁場，入射方向與CD的夾角為0.已知電子的質(zhì)量為m帶電量為e。為使電子能從另一邊界EF射出，電子的速率應(yīng)滿足什么條件？（不計(jì)重力）（2）帶電粒子射入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)結(jié)論：若粒子沿徑向射入必B的勻強(qiáng)磁場，方向垂v正對著磁

3、場圓的圓心 O例2.如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為直于紙面向里，一帶負(fù)電的粒子（不計(jì)重力）沿水平方向以速度入射，通過磁場區(qū)域后速度方向偏轉(zhuǎn)了60o角。求：該粒子的比荷 q/mi該粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；若入射方向仍然沿水平方向，為使粒子通過該磁場區(qū)域后速度方向的偏轉(zhuǎn)角最大，粒子的入射點(diǎn)向上平移的距離d是多少?四.磁場應(yīng)用六大實(shí)例(1)速度選擇器如圖，粒子以速度 V0,進(jìn)入正交的電場和磁場，受到的電場力與洛倫茲力方向相反,若使粒子沿直線從右邊孔中出去，根據(jù)1XXX :Xg-v0女-iB一三一X1 X 1C 1f TEqvoB= qE,得 v0=E/B,故：若丫=,粒子做直線運(yùn)動(dòng)

4、，與粒子電量、電性、質(zhì)量無關(guān) 若v,電場力大，粒子向電場力方向偏，電場力做正 功，動(dòng)能增加.,洛倫茲力大，粒子向磁場力方向偏，電場力做負(fù)功，動(dòng)能減少.1.如圖所示，電源電動(dòng)勢為 合。兩平行板間有勻強(qiáng)磁場,E.內(nèi)阻為r, 一帶正電粒子速度u勻速穿過兩板。A.B.C.D.保持開關(guān)保持開關(guān)保持開關(guān)S閉合,S閉合,S閉合,下列說法正確的是 將滑片P向上滑動(dòng)時(shí), 將滑片P向下滑動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器電阻為R,開關(guān)S閉(其所受重力忽略不計(jì))正好以 ()粒子可能從上極板邊緣射出粒子將可能從上極板邊緣射出將a極板向上移動(dòng)一點(diǎn)，粒子將繼續(xù)沿直線穿出如果將開關(guān)S斷開，將a極板向上移動(dòng)一點(diǎn)，粒子將繼續(xù)沿直線穿出X X X

5、 K X(2)磁流體發(fā)電機(jī)如圖，由燃燒室。燃燒電離成的正、負(fù)離子(等離子體)以高速噴入偏轉(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=qU/d時(shí)電勢差穩(wěn)定Ul=dvB,這就相當(dāng)于一個(gè)可以對外供電的電源.將一束等離子體沿圖中所示方向噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板就聚集了電荷.在磁極配置如圖中所示的情況下，下述說法正確的是(A.A板帶正電B.有電流從b經(jīng)用電器流向aC.金屬板A、B間的電場方向向下D.等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受電場力大于所受洛倫茲力(3)電磁流量計(jì).如圖為一電磁流量計(jì)的示意圖，其截面為正方形

6、的非磁性管，每邊邊長為d,導(dǎo)電液體流動(dòng)，在垂直液體流動(dòng)方向上加一指向紙內(nèi)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)測得液體上表面a和下表面b兩點(diǎn)間的電勢差為UI,求管內(nèi)導(dǎo)電1體的流量Q.(4)質(zhì)譜儀組成：離子源O,加速場U,速度選擇器(E,B),偏轉(zhuǎn)場B,膠片.原理：加速場中qU=?m2選擇器中：v=E/Bi偏轉(zhuǎn)場中：d=2r,qvB2q2EBB2dqm=-=mv/r比荷：mB1B2d質(zhì)量2E作用：主要用于測量粒子的質(zhì)量、比荷、研究同位素.如圖為質(zhì)譜儀原理示意圖，電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)過電勢差為U的加速電場后進(jìn)入粒子速度選擇器。選擇器中存在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)電場的場

7、強(qiáng)為E方向水平向右。已知帶電粒子能夠沿直線穿過速度選擇器，從G點(diǎn)垂直MNS入偏轉(zhuǎn)磁場，該偏轉(zhuǎn)磁場是一個(gè)以直線MNK/邊界、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后，最終到達(dá)照相底片的H點(diǎn)?？蓽y量出GH間的距離為l。帶電粒子的重力可忽略不計(jì)。求：(1)粒子從加速電場射出時(shí)速度v的大小。粒子速度選擇器中勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bi的大小和方向。(5)回旋加速器加速電場*1度選搔器，偏轉(zhuǎn)曦場*1偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度E2的大小。構(gòu)造：如圖示，D、6是半圓金屬盒，D形盒的縫隙處接交流電源。D形盒處于勻強(qiáng)磁場中。原理：交流電的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等,粒子在做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中一次一次地A.B.C

8、.D.R決定，與加速電壓無關(guān)。則垂直于電流和磁場方向1879年發(fā)現(xiàn)的，后被經(jīng)過D形盒縫隙，兩盒間的電勢差一次一次地反向，粒子就會被一次一次地加速。由2q2B2R2qvB=mv-，得Ekm=q,可見粒子獲得的最大動(dòng)能由B和r2m.關(guān)于回旋加速器加速帶電粒子所獲得的能量，下列結(jié)論中正確的是與加速器的半徑有關(guān)，半徑越大，能量越大與加速器的磁場有關(guān)，磁場越強(qiáng)，能量越大與加速器的電場有關(guān)，電場越強(qiáng)，能量越大與帶電粒子的質(zhì)量和電荷量均有關(guān)，質(zhì)量和電荷量越大，能量越大(6)霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)：置于磁場中的載流體，如果電流方向與磁場方向垂直,會產(chǎn)生一個(gè)附加的橫向電場，這個(gè)現(xiàn)象是霍普金斯大學(xué)研究生霍爾于稱為霍爾效應(yīng)。.一種半導(dǎo)體材料稱為“霍爾材料”，用它制成的元件稱為“霍爾元件”。這種材料有可定向移動(dòng)的電荷，稱為“載流子”，每個(gè)載流子的電量大小為1元電荷，即e=1.6x10-19C.霍爾元件在自動(dòng)檢測、控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如錄象機(jī)中用來測量錄象磁鼓的轉(zhuǎn)速、電梯中用來檢測電梯門是否關(guān)閉以控制升降電動(dòng)機(jī)的電源通斷等。在一次實(shí)驗(yàn)中，一塊霍爾材料制成的薄片寬ab=1.0 x10-2m長bc=4.0