電場與磁場在實際中的應(yīng)用

1、電場與磁場在實際中的應(yīng)用電場與磁場在實際中的應(yīng)用要點一速度選擇器即學(xué)即用1如圖所示，一束質(zhì)量、速度和電荷量不同的正離子垂直地射入勻強磁場和勻強電場正交的區(qū)域里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些離子保持原的運動方向，有些未發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)如果讓這些不偏轉(zhuǎn)的離子進入另一勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)這些離子又分裂成幾束，對這些進入另一磁場的離子，可得出結(jié)論（）A它們的動能一定各不相同B它們的電荷量一定各不相同它們的質(zhì)量一定各不相同D它們的電荷量與質(zhì)量之比一定各不相同答案D要點二質(zhì)譜儀即學(xué)即用2質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要儀器，它的構(gòu)造如圖所示設(shè)從離子S產(chǎn)生出的正離子初速度為零，經(jīng)過加速電場加速后，進入一平行板電 容器

2、中，電場強度為E的電場和磁感應(yīng)強度為B1的磁場相互垂直，具有某一速度 的離子將沿圖中所示的直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn) ，再進入磁感應(yīng)強度為 B2 的勻強磁場，最后打在記錄它的照相底片上的 P點若測得P點到入口處S1的距離為s,證明離子的質(zhì)量為=答案 離子被加速后進入平行板電容器，受到的水平的電場力和洛倫茲力平衡才能夠豎直向上進入上面的勻強磁場，由qvB1=qE得v=E/B1,在勻強磁場中，將v代入，可得=要點三回旋加速器即學(xué)即用3回旋加速器是用加速一群帶電粒子使它們獲得很大動能的儀器，其核心部分是兩個D形金屬盒，兩盒分別和一高頻交流電兩極相接，以便在盒間的窄縫中形 成勻強電場，使粒子每次

3、穿過狹縫都得到加速，兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于 盒底面，離子置于盒的圓心附近若離子射出的離子電荷量為q,質(zhì)量為，粒子最大回轉(zhuǎn)半徑R,其運動軌跡如圖所示求：（1）兩個D形盒內(nèi)有無電場？(2)離子在D形盒內(nèi)做何種運動？(3)所加交流電頻率是多大？(4)離子離開加速器的速度為多大？最大動能為多少？答案(1)無電場(2)做勻速圓周運動，每次加速之后半徑變大(3)(4)要點四霍爾效應(yīng)即學(xué)即用4如圖所示，厚度為h、寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度 為B的勻強磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A之間會產(chǎn)生電 勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)實驗表明，當(dāng)磁場不太強時，電勢差U、電

4、流I和B的關(guān) 系為U=式中的比例系數(shù)稱為霍爾系數(shù)霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場橫向電場對電子施加與洛倫 茲力方向相反的靜電力當(dāng)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)定的電勢差設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為v,電荷量 為e,回答下列問題：(1)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢 下側(cè)面A的電勢(填 高于“低于或等于)；(2)電子所受的洛倫茲力的大小為；(3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，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，證明霍爾系數(shù)

5、為=，其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個數(shù)答案 (1)低于 (2) evB (3) e(4)由 F=F 電得 evB=e U=hvB導(dǎo)體中通過的電流I=nevdh由 U=得 hvB=得=題型1帶電粒子在組合場中運動【例1】如圖所示，在0的空間中存在勻強電場，場強沿軸負方向；在0)質(zhì)量為的小球P在球面上做水平的勻速圓周運動，圓心為 球心到該圓周上任一點的 連線與豎直方向的夾角為0 (0 0 尢了使小球能夠在該圓周上運動，求磁感應(yīng)強度大小的最小值及小球P相應(yīng)的速率(重力加速度為g) 答案Bin=8 (2008海南16)如圖所示，空間存在勻強電場和勻強 磁場,電場方向為軸正方向，磁場方向垂直于x平面

6、(紙面)向外，電場和磁場都可以隨意加上或撤除， 重新加上的電場或磁場與撤除前的一樣一帶正電荷的粒子從P (x=0,=h)點以一定的速度平行于x軸正向入射這時若只有磁場，粒子將做半徑為 R0的圓周運動；若同時存在電場和 磁場，粒子恰好做直線運動現(xiàn)在，只加電場，當(dāng)粒子從P點運動到x=R0平面(圖中虛線所示)時,立即撤除電場同時加 上磁場，粒子繼續(xù)運動，其軌跡與x軸交于點 不計重力求：(1)粒子到達x=R0平面時速度方向與x軸的夾角以及粒子到x軸 的距離(2)點的橫坐標x答案 末檢測一、選擇題（共8小題,每小題6分，共48分）1如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而 平衡,A為

7、水平放置的直導(dǎo)線的截面導(dǎo)線中無電流時磁鐵對斜面的壓 力為N1;當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過時，磁鐵對斜面的壓力為N2,此時彈簧的 伸長量減小了，則（）AN1N2,A中電流方向向內(nèi) DN1N2,A中電流方向向外答案D2 一個足夠長的絕緣斜面，傾角為0罩于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B, 方向垂直于紙面向里，與水平面平行如圖所示，現(xiàn)有一帶電荷量為q、質(zhì)量為的小球在斜 面頂端由靜止開始釋放，小球與斜面間的動摩擦因數(shù)為w則（）A如果小球帶正電，小球在斜面上的最大速度為B如果小球帶正電，小球在斜面上的最大速度為如果小球帶負電，小球在斜面上的最大速度為D如果小球帶負電，小球在斜面上的最大速度為答案B3如圖所示，在光滑的

8、絕緣水平面上，一輕繩連著一個帶電小球繞豎直方向的軸在勻強磁場中做逆時針方向的勻速圓周運動，磁場方向豎直向下（本圖為俯視圖）若小球運動到圓周上的A點時，從繩子的連接處脫離，脫離后仍在磁場中運動，則關(guān)于以后小球運動情況以下說法中正確的是（）A小球可能做逆時針的勻速圓周運動，半徑不變B小球可能做逆時針的勻速圓周運動，半徑減小小球可能做順時針的勻速圓周運動，半徑不變D小球可能做順時針的勻速圓周運動，半徑增大答案AD4金屬棒N兩端用細軟導(dǎo)線連接后，懸掛于a、b兩點，且使其水平，棒 的中部處于水平方向的勻強磁場中，磁場方向垂直于金屬棒，如圖所示當(dāng)棒中通有流向 N 的恒定電流時，懸線對棒有拉力為了減小懸線中

9、的拉力，可采用的辦法有 （）A適當(dāng)增大磁場的磁感應(yīng)強度 B使磁場反向適當(dāng)減小金屬棒中的電流強度 D使電流反向答案A（2009邢臺質(zhì)檢）如圖所示的天平可用于測定磁感應(yīng)強度 ，天平的右臂下面掛有一個不計重力的矩形線圈，寬度為L,共N匝,線圈下端懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面當(dāng)線圈 中通有方向如圖所示的電流I時，在天平左右兩邊加上質(zhì)量各為 1、2 的祛碼，天平平衡，當(dāng)電流反向（大小不變）時,右邊再加上質(zhì)量為的祛碼后，天平重新平衡，由此可知（）A磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向里，大小為B磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向里，大小為磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外，大小為D磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外，大小為

10、答案B6在某地上空同時存在著勻強的電場與磁場，一質(zhì)量為的帶正電小球， 在該區(qū)域內(nèi)沿水平方向向右做直線運動，如圖所示,關(guān)于場的分布情況可能的是（）A該處電場方向和磁場方向重合 B電場豎直向上，磁場垂直紙面向里 電場斜向里側(cè)上方，磁場斜向外側(cè)上方，均與v垂直D電場水平向右, 磁場垂直紙面向里答案AB7環(huán)形對撞機是研究高能粒子的重要裝置，其核心部是一個高度真空 的圓環(huán)狀的空腔若帶電粒子初速度可視為零，經(jīng)電壓為U的電場加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對撞機的環(huán)狀空腔內(nèi)， 空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內(nèi)運動要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運動，下列

11、說法中正確的是（）A對于給定的加速電壓，帶電粒子的荷質(zhì)比q/越大，磁感應(yīng)強度B越大 B對于給定的加速電壓，帶電粒子的荷質(zhì)比q/越大，磁感應(yīng)強度B越小 對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強度 B,加速電壓U越大，粒子運動的周 期越小D對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強度 B,不管加速電壓U多大，粒子運 動的周期都不變答案BD8如圖所示，長方形abd長ad=06，寬ab=03 ,、e分別是ad、b的中點, 以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場（邊界上無磁場），磁感應(yīng)強度B=02 T 一群不計重力、質(zhì)量=3X10-7 g、電荷量q=+2X10-3的帶電粒子以速度v=M02 /s沿垂 直于ad方向且垂直于磁

12、場射入磁場區(qū)域（）A從d邊射入的粒子，出射點全部分布在a邊B從a邊射入的粒子，出射點全部分布在ab邊從d邊射入的粒子，出射點分布在a邊和ab邊D從a邊射入的粒子，出射點分布在ab邊和be邊答案D二、計算論述題（共4小題，共2分淇中9、10小題各12分,11、12 小題各14分）9質(zhì)量為、長度為L的導(dǎo)體棒N靜止于水平導(dǎo)軌上，通過N的電流為I,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,方向與導(dǎo)軌平面成0角斜向下，如圖所示，求棒N所受的支 持力大小和摩擦力大小答案 BILs 0 +g BILsin 010 （ 2009昌平質(zhì)檢）帶電粒子的質(zhì)量=17M0-27 g,電荷量q=16M0-19，以速度v=32M06 /s

13、沿著垂直于磁場方向同時又垂直于磁邊界的方向射入勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=017 T,磁場的寬度l=10求：（1）帶電粒子離開磁場時的速度多大？速度方向與入射方向之間的偏 折角多大？（2）帶電粒子在磁場中運動的時間多長？離開磁場時偏離入射方向的 距離多大？答案 （1） 32M06 /s30 33X10-8 s2711如圖所示為置于真空中的實驗裝置質(zhì)量為、電荷量為e、初速度為0的電子在加速電壓為U的加速電場加速后垂直進入勻強的偏轉(zhuǎn)電場，之后又進入被測的勻強磁場（電子速度方向與磁場方向垂直）電子從剛進入磁場P1到剛離開磁場P2兩點間的距離為d試求磁場的磁感應(yīng)強度答案12如圖所示，在坐標系x的第一象限中存在沿軸正方向的