帶電粒子在復(fù)合場中的運動(1)

1、帶電粒子在復(fù)合場中的運動 一、帶電粒子在復(fù)合場中的運動分類一、帶電粒子在復(fù)合場中的運動分類(大致大致) 1、粒子、粒子依次進入依次進入不同的場，做不同的運動。不同的場，做不同的運動。 分析粒子在不同場中受力特征與進入場時分析粒子在不同場中受力特征與進入場時的初速度進而斷定粒子的運動，要抓住粒子在的初速度進而斷定粒子的運動，要抓住粒子在各場中的運動特征求解，此類問題解法相對固各場中的運動特征求解，此類問題解法相對固定。定。 如圖所示，在如圖所示，在xOy坐標平面內(nèi)，坐標平面內(nèi)，x軸上方有一磁軸上方有一磁感應(yīng)強度為感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，、方向垂直紙面向里的勻強磁場，x軸軸下方有

2、一場強為下方有一場強為E，方向豎直向下的勻強電場在，方向豎直向下的勻強電場在x軸軸正方向上有一點正方向上有一點P，與原點，與原點O相距相距l(xiāng)。現(xiàn)從?，F(xiàn)從y軸負方向軸負方向上距原點上距原點O為為y處，由靜止釋放一質(zhì)量為處，由靜止釋放一質(zhì)量為m，電量為，電量為e的電子，要使電子經(jīng)電場加速進入磁場運動恰能通的電子，要使電子經(jīng)電場加速進入磁場運動恰能通過過P點，求：點，求： （1）y應(yīng)為何值？應(yīng)為何值？ （2）從靜止出發(fā)到達）從靜止出發(fā)到達P點的時間點的時間t。 如圖所示，一個質(zhì)量為如圖所示，一個質(zhì)量為m、電量為、電量為q的正離子從的正離子從D以某一初速進入勻強磁場，磁場的方向垂直紙面以某一初速進入勻

3、強磁場，磁場的方向垂直紙面向內(nèi)，磁感應(yīng)強度為向內(nèi)，磁感應(yīng)強度為B。正離子初速度的方向在紙面。正離子初速度的方向在紙面內(nèi)與內(nèi)與DA邊夾角成邊夾角成60角，結(jié)果離子正好從離角，結(jié)果離子正好從離A距離距離為為d的小孔的小孔C垂直于垂直于AC方向進入勻強電場，電場的方方向進入勻強電場，電場的方向與向與AC平行，最后正離子打在平行，最后正離子打在DA延長線上的延長線上的P點，點，而而P離離A的距離為的距離為2d，若不計離子的重力，求：，若不計離子的重力，求：（1）離子從）離子從D到達到達P所需要的時間；所需要的時間； （2）離子到達）離子到達P點時所具有的動能。點時所具有的動能。 2、幾種場疊加在一起、

4、幾種場疊加在一起 即粒子同時受到重力、電場力、洛侖茲力即粒子同時受到重力、電場力、洛侖茲力等作用，做直線運動或曲線運動。等作用，做直線運動或曲線運動。 解此類問題時，首先要分析受力，并根據(jù)解此類問題時，首先要分析受力，并根據(jù)這些力的特點分析粒子的運動性質(zhì)，然后選擇這些力的特點分析粒子的運動性質(zhì)，然后選擇適當?shù)奈锢硪?guī)律來求解。適當?shù)奈锢硪?guī)律來求解。 如圖所示，界面如圖所示，界面MN與水平面之間有一個正交的與水平面之間有一個正交的勻強磁場勻強磁場B和勻強電場和勻強電場E，在，在MN上方有一個帶正電上方有一個帶正電的小球的小球A由靜止開始下落，經(jīng)電場和磁場到達水平面，由靜止開始下落，經(jīng)電場和磁場到達

5、水平面，設(shè)空氣阻力不計，下列說法中正確的是設(shè)空氣阻力不計，下列說法中正確的是 A在電在電磁、磁場中，小球做勻變速曲線運動磁、磁場中，小球做勻變速曲線運動B在電磁、磁場中，小球下落過程中的電勢能減小在電磁、磁場中，小球下落過程中的電勢能減小C小球從靜止開始下落到達水平面時的動能等小球從靜止開始下落到達水平面時的動能等 于其電勢能和重力勢能的減少量總和于其電勢能和重力勢能的減少量總和D若其他條件不變，僅僅增大磁感應(yīng)強度，小若其他條件不變，僅僅增大磁感應(yīng)強度，小 球從原來位置下落到水平面時的動能不變球從原來位置下落到水平面時的動能不變 在真空中勻強電場的方向豎直向下，勻強在真空中勻強電場的方向豎直向

6、下，勻強磁場的方向垂直紙面向里，三個油滴磁場的方向垂直紙面向里，三個油滴a、b、c帶帶有等量同種電荷，其中有等量同種電荷，其中a靜止，靜止，b向右勻速運動，向右勻速運動，c向左勻速運動，如圖所示，則它們的重力向左勻速運動，如圖所示，則它們的重力GA、GB、GC的大小關(guān)系？帶什么電？的大小關(guān)系？帶什么電？BEcbaBEcba 質(zhì)量為質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q的帶電粒子，以初速度的帶電粒子，以初速度v0垂直電場線進入由兩帶電平行板所形成的電場垂直電場線進入由兩帶電平行板所形成的電場中，如圖所示，帶電粒子重力不計，飛出平行板中，如圖所示，帶電粒子重力不計，飛出平行板時，偏移量為時，偏移量為d，已

7、知兩板間距離為，已知兩板間距離為2d，電壓為，電壓為U，現(xiàn)撤去電場，在原電場區(qū)域內(nèi)加一與紙面垂直的現(xiàn)撤去電場，在原電場區(qū)域內(nèi)加一與紙面垂直的磁場，使帶電粒子以同樣的初速度從同樣的位置磁場，使帶電粒子以同樣的初速度從同樣的位置進入，又從同樣的位置飛出，求所加磁場的磁感進入，又從同樣的位置飛出，求所加磁場的磁感應(yīng)強度的大小。應(yīng)強度的大小。 2d 如圖所示，套在長絕緣桿上的小球質(zhì)量如圖所示，套在長絕緣桿上的小球質(zhì)量m=0.1g,電量電量q=4.010-4C，小球可在棒上滑動，小球與桿的，小球可在棒上滑動，小球與桿的滑動摩擦系數(shù)滑動摩擦系數(shù)=0.2，勻強磁場方向垂直紙面向里，勻強磁場方向垂直紙面向里，

8、B=0.5T，勻強電場方向水平向右，勻強電場方向水平向右，E=10N/C。求：。求：（1）小球由靜止開始沿絕緣桿下滑過程中的最大加）小球由靜止開始沿絕緣桿下滑過程中的最大加速度大小速度大小am，（，（2）小球由靜止開始沿絕緣桿下滑過）小球由靜止開始沿絕緣桿下滑過程中的最大速度的大小程中的最大速度的大小vm。（g=10m/s2） 在如圖所示的電磁場中，兩個帶電球都在豎在如圖所示的電磁場中，兩個帶電球都在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動。勻強電場的方向豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動。勻強電場的方向豎直向下，勻強磁場的方向水平指向紙內(nèi)，兩帶直向下，勻強磁場的方向水平指向紙內(nèi)，兩帶電球質(zhì)量的關(guān)系是電球質(zhì)量的關(guān)系是m

9、1=2m2。圓周運動半徑關(guān)系。圓周運動半徑關(guān)系是是R1=2R2=10cm。（1）若要它們在最低點）若要它們在最低點P相碰，應(yīng)滿足什么條件？相碰，應(yīng)滿足什么條件？（2）若在小圓上運動的帶電球在被碰后沿大圓軌）若在小圓上運動的帶電球在被碰后沿大圓軌 道運動，則另一帶電球的軌道半徑多大？道運動，則另一帶電球的軌道半徑多大？ （設(shè)相碰時電量不轉(zhuǎn)移）（設(shè)相碰時電量不轉(zhuǎn)移） 如圖所示，厚度為如圖所示，厚度為h、寬度為、寬度為d的導(dǎo)體極放的導(dǎo)體極放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，當?shù)膭驈姶艌鲋?，當電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)和下

10、側(cè)面面A之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍耳效霍耳效應(yīng)應(yīng)。 當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導(dǎo)體板當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差，即為上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差，即為霍霍耳電壓耳電壓 實驗表明：當磁場不太強時，電勢差實驗表明：當磁場不太強時，電勢差U、電、電流流I和和B的關(guān)系為的關(guān)系為 ，式中的比例系數(shù)，式中的比例系數(shù)K稱為稱為霍耳系數(shù)霍耳系數(shù)。dIBKU 設(shè)電流設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的，電子是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為的平均定向速度為v，帶電量為，帶電量為e。試問：。試問：（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)

11、體板上側(cè)面）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢的電勢下側(cè)面下側(cè)面A的電勢（填的電勢（填“高于高于”、“低低于于”或或“等于等于”）（2）電子所受的洛倫茲力的大小為）電子所受的洛倫茲力的大小為_. （3）當導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為）當導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，時，電子所受靜電力的大小為電子所受靜電力的大小為_. （4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍耳系數(shù)霍耳系數(shù) ，其中，其中n代表導(dǎo)體單位代表導(dǎo)體單位體積中的電子的個數(shù)。體積中的電子的個數(shù)。 neK1 目前世界上正在研究的新型發(fā)電機目前世界上正在研究的新型發(fā)電機磁流體磁流體發(fā)電機發(fā)電機的原理

12、如圖所示，設(shè)想在相距為的原理如圖所示，設(shè)想在相距為d，且足夠長，且足夠長的甲乙兩金屬板間加有垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度的甲乙兩金屬板間加有垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為為B的勻強磁場，兩板通過開關(guān)和燈泡相連。將氣的勻強磁場，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，由于正負電荷一樣多，體加熱到使之高度電離后，由于正負電荷一樣多，且?guī)щ娏烤鶠榍規(guī)щ娏烤鶠閝，因而稱為等離子體，將其以速度，因而稱為等離子體，將其以速度v噴入甲、乙兩板之間，這時甲、乙兩板就會聚集電噴入甲、乙兩板之間，這時甲、乙兩板就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓，這就是磁流體發(fā)電機與一般發(fā)電機荷，產(chǎn)生電壓，這就是磁流體發(fā)電機與一般發(fā)電機的

13、不同處，它可以直接把的不同處，它可以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能。試問：試問：（1）圖中哪個極板是發(fā)電機的正極？）圖中哪個極板是發(fā)電機的正極？（2）發(fā)電機的電動勢多大？）發(fā)電機的電動勢多大？（3）設(shè)噴入兩極間的離子流每立方米有）設(shè)噴入兩極間的離子流每立方米有n個負個負 電荷。離子流的截面積為電荷。離子流的截面積為S，則發(fā)電機的，則發(fā)電機的 最大功率多大？最大功率多大？ 如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m、電量為、電量為Q的金屬滑塊以某的金屬滑塊以某一初速度沿水平放置的木板進入電磁場空間，勻強一初速度沿水平放置的木板進入電磁場空間，勻強磁場的方向垂直紙面向里，勻強電場的方向水平且磁場的方向垂直紙面向里，勻強電場的方向水平且平行紙面滑塊和木板間的滑動摩擦系數(shù)為平行紙面滑塊和木板間的滑動摩擦系數(shù)為，已知，已知滑塊由滑塊由A點至點至B點是勻速的，且至點是勻速的，且至B點與提供電場的點與提供電場的電路的控制開關(guān)電路的控制開關(guān)S相碰，使電場立即消失，滑塊也由相碰，使電場立即消失，滑塊也由于碰撞，動能減為碰前的于碰撞，動能減為碰前的1/4，其返回，其返回A點的運動恰點的運動恰好也是勻速的。若往返總時間為好也是勻速的。若往返總時間為T，AB長為長為L.求：求：（1）滑塊帶什么電？勻強電場的電場強度）滑塊帶什么電？勻強電場的電場強度E的的 大小和方向怎樣？大小和方向怎樣？ （2）磁感應(yīng)強度