資源簡介

(共40張PPT)
第十章
磁　場
專題突破十六　帶電粒子在疊加場中的運動
1.了解疊加場的特點,掌握帶電粒子在疊加場中的運動規律。2.會分析帶電粒子在交變電磁場中的運動問題。3.理解速度選擇器、磁流體發電機、電磁流量計、霍爾元件的原理,掌握它們的應用。
1.疊加場。
電場、磁場、重力場共存,或其中某兩場共存。
題型1　帶電粒子在疊加場中的運動
運動性質 受力特點 方法規律
勻速直 線運動 粒子所受的合力為0 平衡條件
勻速圓 周運動 除洛倫茲力外,電場力和重力的合力為零,即qE=mg 牛頓第二定律、圓周運動的規律
較復雜的 曲線運動 三力的合力不為0,且與速度方向不垂直 動能定理、能量守恒定律
2.帶電粒子在疊加場中常見的幾種運動形式。
考向1　帶電粒子在疊加場中的直線運動
【典例1】　 地面附近空間中存在著水平方向的勻強電場和勻強磁場,已知磁場方向垂直于紙面向里。一個帶電油滴沿著一條與豎直方向成α角的直線MN運動。由此可以判斷(　　)
A.如果油滴帶正電,它是從N點運動到M點
B.如果油滴帶正電,它是從M點運動到N點
C.如果水平電場方向向右,油滴是從M點運動到N點
D.不改變電場大小,如果將水平電場變為豎直電場,油滴將做勻速圓周運動

答案　B




答案　ABD
考向3　帶電粒子在疊加場中有約束情況下的運動
【典例3】　(多選)質量為m、帶電荷量為+q的小球套在水平固定且足夠長的粗糙絕緣桿上,如圖所示,整個裝置處于磁感應強度為B、垂直紙面向里的水平勻強磁場中。現給小球一個水平向右的初速度v0使其開始運動,不計空氣阻力,重力加速度為g,則對小球從開始到最終穩定的過程,下列說法正確的是(　　)



答案　BD
　　帶電體在疊加場中受輕桿、輕繩、圓環、軌道等約束的情況下,常見的運動形式有直線運動和圓周運動,此時解題要通過受力分析明確變力、恒力做功情況,并注意洛倫茲力不做功的特點,運用動能定理、能量守恒定律結合牛頓運動定律求出結果。
帶電粒子在交變復合場中的運動問題的基本思路。
題型2　帶電粒子在交變電磁場中的運動
【典例4】　如圖甲所示,寬度為d的豎直狹長區域內(邊界為L1、L2),存在垂直紙面向里的勻強磁場和豎直方向的周期性變化的電場(如圖乙所示),電場強度的大小為E0,E>0表示電場方向豎直向上。t=0時,一帶正電、質量為m的微粒從左邊界上的N1點以水平速度v射入該區域,沿直線運動到Q點后,做一次完整的圓周運動,再沿直線運動到右邊界上的N2點。Q為線段N1N2的中點,重力加速度為g。上述d、E0、m、v、g為已知量。
(1)求微粒所帶電荷量q和磁感應強度B的大小。
(2)求電場變化的周期T。
(3)改變寬度d,使微粒仍能按上述運動過程通過相應寬度的區域,求T的最小值。




考向1　速度選擇器
1.平行板間電場強度E和磁感應強度B互相垂直(如圖)。
題型3　電場與磁場疊加的應用實例分析



答案　B
考向2　磁流體發電機
1.原理:如圖所示,等離子體噴入磁場,正、負離子在洛倫茲力的作用下發生偏轉而聚集在B、A板上,產生電勢差,它可以把離子的動能通過磁場轉化為電能。

【典例6】　(多選)如圖所示是磁流體發電機的示意圖,兩平行金屬板P、Q之間有一個很強的磁場。一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量正、負帶電粒子)沿垂直于磁場的方向噴入磁場。把P、Q與電阻R相連接。下列說法正確的是(　　)
A.Q板的電勢高于P板的電勢
B.R中有由a向b方向的電流
C.若只改變磁場強弱,R中電流保持不變
D.若只增大粒子入射速度,R中電流增大

答案　BD


【典例7】　在某實驗室中有一種污水流量計,其原理可以簡化為如圖所示模型:廢液內含有大量正、負離子,從直徑為d的圓柱形容器右側流入,左側流出。流量值等于單位時間通過橫截面的液體的體積。空間有垂直紙面向里的磁感應強度為B的勻強磁場,下列說法正確的是(　　)
A.M點的電勢高于N點的電勢
B.負離子所受洛倫茲力方向豎直向下
C.MN兩點間的電勢差與廢液的流量值成正比
D.MN兩點間的電勢差與廢液流速成反比

答案　C
考向4　霍爾效應
1.定義:高為h、寬為d的導體(自由電荷是電子或正電荷)置于磁感應強度為B的勻強磁場中,當電流通過導體時,在導體的上表面A和下表面A'之間產生電勢差,這種現象稱為霍爾效應,此電壓稱為霍爾電壓。
2.電勢高低的判斷:如圖,導體中的電流I向右時,根據左手定則可得,若自由電荷是電子,則下表面A'的電勢高。若自由電荷是正電荷,則下表面A'的電勢低。

【典例8】　 霍爾元件是一種應用霍爾效應的磁傳感器,廣泛應用于各領域,如在平板電腦、手機的保護蓋及筆記本電腦中,常用霍爾元件來控制翻蓋時亮屏喚醒,合蓋時熄屏待機。如圖是一霍爾元件的示意圖,磁場方向垂直霍爾元件工作面,霍爾元件寬為d(M、N間距離),厚為h(圖中上下面距離),當通以圖示方向電流時,MN兩端將出現電壓UMN,則(　　)
A.M、N兩端電壓UMN僅與磁感應強度B有關
B.若霍爾元件的載流子是自由電子,則M、N兩端電壓UMN<0
C.若增大霍爾元件寬度d,則M、N兩端電壓UMN一定增大
D.通過控制磁感應強度B可以改變M、N兩端電壓UMN

答案　D

展開更多......

收起↑