帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

優(yōu)選帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題當(dāng)前第1頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)2.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析方法當(dāng)前第2頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)3、帶電體在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的幾種運(yùn)動(dòng)模型1、勻速直線運(yùn)動(dòng)abEBEB+qmCBED+qm當(dāng)前第3頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)3、勻速圓周運(yùn)動(dòng)2、類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)當(dāng)前第4頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)如圖所示為阿爾法磁譜儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，它曾由航天飛機(jī)攜帶升空，安裝在阿爾法空間站中，用來(lái)探測(cè)宇宙射線．現(xiàn)假設(shè)一束由兩種不同粒子組成的宇宙射線，恰好沿直線OO′通過(guò)正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2，形成兩條徑跡，則下列說(shuō)法中正確的（）A．粒子1進(jìn)入磁場(chǎng)B2的速度小于粒子2的速度B．粒子1進(jìn)入磁場(chǎng)B2的速度等于粒子2的速度C．粒子1的比荷大于粒子2的比荷D．粒子1的比荷小于粒子2的比荷類(lèi)型一：電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加當(dāng)前第5頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)有一個(gè)帶電量為+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(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向如圖11所示,則帶電小球通過(guò)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)的空間時(shí),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是() A.一定作曲線運(yùn)動(dòng) B.不可能做曲線運(yùn)動(dòng) C.有可能做勻加速運(yùn)動(dòng) D.有可能做勻速運(yùn)動(dòng)圖11類(lèi)型一：電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加當(dāng)前第6頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)如圖所示,一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器,能夠沿直線通過(guò)速度選擇器并從狹縫S2射出的離子,又沿著與電場(chǎng)垂直的方向,立即進(jìn)入場(chǎng)強(qiáng)大小為E的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),最后打在照相底片D上.已知同位素離子的電荷量為q(q>0),速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場(chǎng)強(qiáng)大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng),照相底片D與狹縫S1?S2的連線平行且距離為L(zhǎng),忽略重力的影響.求：x與離子質(zhì)量m之間的關(guān)系式(用E0?B0?E?q?m?L表示).當(dāng)前第7頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)質(zhì)譜儀?？梢杂脕?lái)測(cè)定帶電粒子的荷質(zhì)比。也可以在已知電量的情況下測(cè)定粒子質(zhì)量。

類(lèi)型一：電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加當(dāng)前第8頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)圖是質(zhì)譜儀的原理示意圖．帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器．速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列表述錯(cuò)誤的是（）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)方向垂直紙面向外C．能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小 類(lèi)型一：電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加D當(dāng)前第9頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)例．磁流體發(fā)電機(jī)原理如圖。相距為d的極板A、B間有高速等離子體噴射，兩極板間有如圖方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。該發(fā)電機(jī)哪個(gè)極板為正極？?jī)砂彘g最大電壓為多少？設(shè)氣體的電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))為K，求通過(guò)外阻R的電流？vB為正極板即磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)類(lèi)型一：電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加當(dāng)前第10頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)zBIyxv注意：電流方向相同時(shí)，正、負(fù)離子在同一個(gè)磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向相同，偏轉(zhuǎn)方向相同。BIyxzv類(lèi)型一：電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加霍爾效應(yīng)當(dāng)前第11頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)如圖所示的流量計(jì)由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開(kāi)口．在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，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(shuō)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(shì)高B．若污水中負(fù)離子較多，則前表面比后表面電勢(shì)高C．污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D．污水流量Q與U成正比，與a、b無(wú)關(guān)答案：D類(lèi)型一：電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加（流量計(jì)）當(dāng)前第12頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)例2．質(zhì)量為m帶電量為q的小球套在豎直放置的絕緣桿上，球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向如圖所示，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。小球由靜止釋放后沿桿下滑。設(shè)桿足夠長(zhǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)也足夠大，求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的最大加速度和最大速度。EBqEqvBmgfN最大加速度為g，此時(shí)有：qvB=qE，N=0，f=0當(dāng)摩擦力和重力大小相等時(shí)，小球速度達(dá)到最大類(lèi)型一：電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加當(dāng)前第13頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)拓展：若將磁場(chǎng)反向，其余條件不變。最大加速度和最大速度又各是多少？何時(shí)出現(xiàn)？開(kāi)始的加速度最大為摩擦力等于重力時(shí)速度最大，為EBqEqvBmgfN類(lèi)型一：電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加當(dāng)前第14頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)如圖所示，I、Ⅱ是豎直平面內(nèi)兩個(gè)相同的半圓形光滑絕緣軌道，K為軌道最低點(diǎn)．軌道I處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，軌道II處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．兩個(gè)完全相同的帶正電小球a、b從靜止開(kāi)始下滑至第一次到達(dá)最低點(diǎn)k的過(guò)程，則此過(guò)程帶電小球a、b相比（）A．球a所需時(shí)間較長(zhǎng)B．球b機(jī)械能損失較多C．在K處球a速度較大D．在K處球b對(duì)軌道壓力較大BC類(lèi)型二磁場(chǎng)+重力場(chǎng)+電場(chǎng)當(dāng)前第15頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)例3．一個(gè)帶電微粒在圖示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則該帶電微粒必然帶_____，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)開(kāi)____。若已知圓半徑為r，電場(chǎng)強(qiáng)度為E磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則線速度為_(kāi)____。BE負(fù)電，逆時(shí)針，v=qBr/m=gBr/E類(lèi)型三磁場(chǎng)+重力場(chǎng)+電場(chǎng)當(dāng)前第16頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)2．如圖所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一帶電微粒由a點(diǎn)進(jìn)入電磁場(chǎng)并剛好能沿ab直線向上運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．微粒一定帶負(fù)電B．微粒動(dòng)能一定減小C．微粒的電勢(shì)能一定增加D．微粒的機(jī)械能一定增加abE類(lèi)型三磁場(chǎng)+重力場(chǎng)+電場(chǎng)當(dāng)前第17頁(yè)\共有18頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)【例4】如圖所示，帶電平行板中勻強(qiáng)電場(chǎng)豎直向上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，某帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點(diǎn)自由滑下，經(jīng)過(guò)軌道端點(diǎn)P進(jìn)入板間后恰好沿水平方