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1、圖 圖 3-12y E圖3-9XX例1如圖3-9所示,在x軸上方有一勻強(qiáng)電 場,場強(qiáng)大小為E,方向豎直向下,在x軸下方有 一勻強(qiáng)磁場,磁感強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里.在 x軸上有一點(diǎn)p,離原點(diǎn)距離為a,現(xiàn)有一帶電量 為正q,質(zhì)量為m的粒子,從靜止開始釋放后,能經(jīng)過 p點(diǎn),試討論 釋放點(diǎn)坐標(biāo)x、y應(yīng)滿足什么關(guān)系? ( E、B均在x0區(qū)域,粒子重力 不計(jì))y E圖3-9XX例2 如3-10圖,abcd是一個(gè)正方形的盒子,在 ad邊的中點(diǎn) 有一小孔e,盒子中存在著沿ad方向的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為 E, 一粒子源不斷地從a處的小孔沿ab方向向盒內(nèi)發(fā)射相同的帶電粒子,粒子的初速度為V0,經(jīng)電場作用后恰好
2、從e處的小孔射出,現(xiàn)撤去電場,在盒 子中加一 方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B(圖 中未畫出),粒子仍恰好從e孔射出(帶電粒子的重力和粒子之間的相互作用力均可忽略不計(jì)).問:所加的磁場的方向如何?電場強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值為多大?例3 如圖3-11所示,在相互垂直的水平勻強(qiáng)電場和水平勻強(qiáng)圖 3-11磁場中,有一豎直固定絕緣桿 MN,小球P套在桿上, 已知P的質(zhì)量為m,電量為q, P與桿間的動(dòng)摩擦因 數(shù)為內(nèi)電場弓雖度為E,磁感強(qiáng)度為B,小球由靜止時(shí) 開始下滑,設(shè)電場、磁場區(qū)域足夠大,桿足夠長,求: 當(dāng)下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度.當(dāng)下滑速度為最大下 滑速度一半時(shí)的加速度.圖
3、 3-11例4如圖3-12所示,一束具有各種速率的兩種質(zhì)量數(shù)不同的一價(jià)銅離子,水平地經(jīng)過小孔 S1射入互相垂直白勻強(qiáng)電場(E=1.0X 105V/m)和勻強(qiáng)磁場(B1=0.4T)區(qū)域,問:速度多大的一價(jià)銅離子,才能通過S1小孔正對的S2小孔射入另一勻強(qiáng)磁場(B2 = 0.5T)中,如果這些一價(jià)銅離子在勻強(qiáng)磁場 B2中發(fā)生偏轉(zhuǎn)后,打在小孔 S2正下方的照相底片上,感光點(diǎn)到小孔 S2的距離分別為0.654m和0.674m ,那么對應(yīng)的兩種銅離子的質(zhì)量數(shù)各為多少?假設(shè)一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量mp是 1.66 X1027kg,不計(jì)重力.3.3復(fù)合場(一).在平行金屬板間,有如圖3-3-1所示的相互正交的勻強(qiáng)電場
4、的勻強(qiáng) 磁場.啦子以速度V0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向 射入時(shí),恰好能沿直線勻速通過.供下列各小題選擇的答案有: A.不偏轉(zhuǎn) B.向上偏轉(zhuǎn)C.向下偏轉(zhuǎn)D.向紙內(nèi)或紙外偏轉(zhuǎn)圖 3-3-1若質(zhì)子以速度V0從兩板的正中央垂直于電場方圖 3-3-1向和磁場方向射入時(shí),將()若電子以速度V0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時(shí),將()若質(zhì)子以大于的V0速度,沿垂直于勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的方向從兩板正中央射入,將若增大勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度,其它條件不變,電子以速度 V0沿 垂直于電場和磁場的方向,從兩板正中央射入時(shí),將.如圖3-3-2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
5、場,一帶電液滴從靜止自 A點(diǎn) 沿曲線ACB運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零.C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn),以下說法中正確的是(ABD)A.液滴一定帶負(fù)電B.液滴在C點(diǎn)動(dòng)能最大C.液滴受摩擦力不計(jì),則機(jī)械能守恒D.液滴在C點(diǎn)的機(jī)械能電量都相曾評中A最小電量都相曾評中A.如圖3-3-3,在正交的勻強(qiáng)電磁場中有質(zhì)量、靜止,B做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng).若B與A相碰并結(jié)合在一起,則它竹3等(B )A.以B原速率的一半做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.以R/2為半徑做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C. R為半徑做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D.做周期為B原周期的一半的勻速圓周運(yùn)動(dòng).有一帶電量為q,重為G的小球,由兩豎直的帶電平行板上方自由落下,兩板間勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度為
6、B,方向如圖3-38,則小球通過電場、磁場空間時(shí):(A )A. 一定作曲線運(yùn)動(dòng) B.不可能作曲線運(yùn)動(dòng)C.可能作勻速運(yùn)動(dòng) D .可能作勻加速運(yùn)動(dòng).足夠長的光滑絕緣梢,與水平方向的夾角分別為矯口 B 耳,如圖3-3-4所示,加垂直于紙面向里的磁場;百別薄質(zhì)量,東一帶 TOC o 1-5 h z x產(chǎn)x X4 ! -等量正、負(fù)電荷的小球a和b ,依次從兩一面的頂金由靜止蔣放;XXX :abB.在梢上a、b兩球都做變加速直線運(yùn)動(dòng),但總有 aaaba、b兩球沿直線運(yùn)動(dòng)的最大位移分別為Sa、Sb,則SaSba、b兩球沿梢運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為ta、tb,則tatb 6 .如圖3-3-5所示,一個(gè)質(zhì)量為m的帶電液
7、滴在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中的豎直平面內(nèi)做半徑為的勻速圓周運(yùn)動(dòng),那么該液滴(一定帶正電,且沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定帶負(fù)電,且沿一定帶正電,且沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定帶負(fù)電,且沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)C. 一定帶負(fù)電, 繞行方向不明C. 一定帶負(fù)電, 繞行方向不明D.帶什么電,繞行方向不確定圖 3-4-77.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)流量計(jì)是如圖3-40所圖 3-4-7示的橫截面為長方形的一段管道,其中空部分的長、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
8、屬材料,前后兩面是絕緣材料.現(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、下兩表面分別與一串接了電阻 R的電流的兩端連接,I表示測得的電流值.已知流體的電阻率為,不計(jì)電流表的內(nèi)阻,則 可 求 得 流()A. -(bR c) B. -(aR b) CB aB cD. -(R區(qū))B a-(cR B則 可 求 得 流()A. -(bR c) B. -(aR b) CB aB cD. -(R區(qū))B a-(cR B8.如3-3-8圖,光滑絕緣細(xì)桿 MN處于豎直平面內(nèi),與水平面夾角為37 ,一個(gè)范圍較大的磁感強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場與桿
9、垂直,質(zhì)量為 m的帶電小圖 3-3-8球沿桿下滑到圖中的P處時(shí),向左上方拉桿的力為0.4mg,已知環(huán)帶電量為q.求環(huán)帶何種電荷?環(huán)滑到 P處時(shí)速度多大?在離P多遠(yuǎn)處環(huán)與桿之間無摩擦力作用?9.在真空中同時(shí)存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場和水平 方向的勻強(qiáng)磁場,如圖3-3-9所示,有甲、乙兩 個(gè)均帶負(fù)電的油滴,電量分別為 qi和q2,甲原 來靜止在磁場中的A點(diǎn),乙在過A點(diǎn)的豎直平面內(nèi)做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng).如果乙在運(yùn)動(dòng)過程中與甲碰撞后結(jié)合成一體,仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌跡如圖所示,則碰撞后做勻 速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是多大?原來乙做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡是哪一段? 假設(shè)甲、乙兩油滴相互作用的電場力很小,可忽略不計(jì).由于
10、受地球信風(fēng)帶和盛西風(fēng)帶的影響,在海洋中形成一種河流稱 為海流.海流中蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)力資源.據(jù)統(tǒng)計(jì),世界大洋中所 有海洋的發(fā)電能力達(dá)109Kw.早在19世紀(jì)法拉第就曾設(shè)想西多用上東 磁場使海流發(fā)電,因?yàn)楹K泻写罅康膸щ婋x子,多堂離子隨 - r -* - 海流方向海流作定向運(yùn)動(dòng),如果有足夠強(qiáng)的磁場能使這些帶電挈向我 方向偏轉(zhuǎn),便有可能發(fā)出電來.目前,日本的一些何圣蒙將計(jì)劃圖 3-3-10利用海流建造一座容量為1500kW的磁流體發(fā)電機(jī).如圖3-3-10所示為一磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖,上、下兩塊金屬板M、N水平放置浸沒在海水里,金屬板面積均為S=1xi03m2,板間相距d=100m ,海水的電
11、阻率 0.25 m .在金屬板之間加一勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T,方向由南向北,海水從東向西以速度v=5m/s流過兩金屬板之間,將在兩板之間形成電勢差.達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),哪塊金屬板的電勢較高?由金屬板和海水流動(dòng)所構(gòu)成的電源的電動(dòng)勢 E及其內(nèi)電阻r各為多少若用此發(fā)電裝置給一電阻為 20的航標(biāo)燈供電,則在8h內(nèi)航標(biāo)燈所消耗的電能為多少?.如圖3-3-11 ,兩個(gè)共軸的圓筒形金屬電極,外電極接地,其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫 a、b、c和d,外筒的外半徑為在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場,磁感強(qiáng)度的大小為B.在兩極間加上電壓,使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場.一質(zhì)量
12、為m,帶電量為+q的粒子,從緊靠內(nèi)筒且正對狹縫a的S點(diǎn)出發(fā),初速成為零,如果該粒子經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后恰好又回到出發(fā)點(diǎn)S,則兩極之間的電壓 U應(yīng)是多少?(不計(jì)重力,整個(gè)裝置在真空中)3.3復(fù)合場(一)例1.討論:x a沒有可能通過P;x a, y 0,沿直線直接通過P;0 x a, y滿足qEy 1mv2, qvB叱,a x 2nR時(shí),粒子通過P2R點(diǎn).從而得 y B2q2(2a x)2 , n=i,2,3,8n mE例2 .由題意可判知粒子帶正電,欲在磁場中向下偏轉(zhuǎn),故由左手定則判知所加磁場應(yīng)垂直面向外.加電場時(shí),粒子做類平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)盒子邊長為L,粒子質(zhì)量。為m,帶電量為q,則有l(wèi)仄 k萬
13、mr得:E=8mv02 一當(dāng)加磁場時(shí),5 vt v0t v號v0mqL-如圖由幾何知識得(Lr) 2+(L)2=r2得=5l,又因r吧?b1?故 5v0 28qB5qL B例3 .小球剛開始下滑時(shí)速度較小,qvB qE受力分析如圖:mg (qE qvB) ma當(dāng)qvB qEmg (qE qvB) ma當(dāng)qvB qE時(shí)qqv NEmga達(dá)最大為am gf隨v的增大,qvB qE,小球受力如右圖所示.則 一q Nqvmg (BqE qE) ma E mg B所以在a達(dá)到am之前,當(dāng)a 1am時(shí),速度為22 qE mg(條件:mg 2qE)2 qB在a達(dá)到am之后,當(dāng)a 1am時(shí),速度為v2 2 q
14、E mg 2qB在a達(dá)到am后,隨著v增大,a減小,當(dāng)a=0時(shí)v=vm,由式可得 mg qEvmqB-設(shè)在a到達(dá)am之前,有v vm,則由式解得此時(shí)加速度為a g mg qE g TOC o 1-5 h z 22m因?yàn)閙g qE故a g這與題設(shè)矛盾,說明a am之前速度不可能達(dá)到最大速度的一半.則將v國代入式可解得a mW 22m例4.從速度選擇器中能通過小孔S2的離子,應(yīng)滿足qE qvB1,v 2.5 105 ( m/s ).在偏轉(zhuǎn)磁場中d小,所以m5B2,質(zhì)量數(shù)2 qB22vM ? _dq里 ,將 di 0.654 m 代入,得 Mi = 63.將 d2 0674 m 代入,mp mp2V
15、得 M2 = 65 .練習(xí)答案:.A;A;B;C2, ABD 3. B 4. A 5. ACD6. B 7. A.負(fù)電 qv1B 0.4mg mg cos37 v 1.2mg 1 qB qv?B mg cos37v; v2 2g sin 37 s s 2m2g3q2B2.甲、乙兩油滴受重力和電場力應(yīng)當(dāng)?shù)戎捣聪?,碰撞前后油滴在洛侖茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).碰撞前乙的軌道m(xù)2V2q2B,碰撞后整體的軌道半徑I* 10Xr (m1 m2)v .根據(jù)動(dòng)量守恒定律, 侖茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).碰撞前乙的軌道m(xù)2V2q2B,碰撞后整體的軌道半徑I* 10Xr (m1 m2)v .根據(jù)動(dòng)量守恒定律, m2V2 (m1 m2)v , & q2)Bq2r-r,q q2r r .因此圓弧DMA是原來乙做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡.10 .N板電勢高電動(dòng)勢E Bvd 50 V r d 0.025 s6 I10 J11.帶電粒子從S出發(fā),在兩筒之間的電場力作用下加速,沿徑向穿出
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