2013高中物理专题复习课件《磁场》第5讲带电粒子(体)在复合场中的运动.ppt

第十一章： 磁 场,第5讲 带电粒子(体)在复合场中的运动,重点难点诠释04,典型例题剖析06,适时仿真训练10,目 录,重点难点诠释,跟踪练习1 如图所示，一根细线悬吊着的小球，在垂直于匀强磁场方向的竖直面内摆动，图中B点为小球运动的最低位置，则( ),答案 AC,解析 带电小球在摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒，选项C正确；小球到达B点时速率相同，其加速度为 向心加速度， ，故选项A正确；因向左、向右过B点时， 速度方向相反，所受洛伦兹方向相反，绳的拉力大小不同，选项B、D均不对.,A.小球向右和向左运动到B点时，小球的加速度相同 B.小球向右和向左运动到B点时，悬线对小球的拉力相同 C.小球向右和向左运动到B点时，具有的动能相同 D.小球向右和向左运动到B点时，具有的动量相同,跟踪练习2 如右图所示，厚度为h，宽度为d的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A之间会产生电势差.这种现象称为霍尔效应. 实验表明，当磁场不太强时， 电势差U、电流I和B的关系为 ，式中的 比例系数k称为霍尔系数.,重点难点诠释,霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.,解析 (1)导体内的电流是由导体内的自由电子的定向移动而形成，电子所受洛伦兹力方向向上板，故A板带负电，上侧面A的电势低于下侧面A的电势. (2)洛伦兹力F洛=Bqv=Bev.,重点难点诠释,设电流I是由电子的定向移动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题： (1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势 下侧面A的电势.(填“高于”、“低于”或“等于”) (2)电子所受的洛伦兹力的大小 . (3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为 . (4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为 , 其中n代表导体板单位体积中电子的个数.,答案 (1)低于 (2)Bev (3) (4)见解析,重点难点诠释,(3) (4)稳定时：Bev=Ee. E=Bv. 两侧面间的电势差UAA=Eh=Bhv 又I=nevs=nev(hd) ,典型例题剖析,例2 如图所示，水平向右的匀强电场场强为E，水平方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.其间有竖直固定的绝缘杆，杆上套有一带正电荷量为q，质量为m的小球，小球与杆间的动摩擦因数为.已知mgqE.现使小球由静止释放，试求小球在下滑过程中的最大加速度和最大速度.,解析 做好小球运动过程的动态分析，找出极值对应的条件. 小球释放瞬间，受重力mg，水平向右的电场力F=qE，杆给小球向左的弹力FN，FN与F平衡，则FN=qE，向上的摩擦力f，因为mgqE，所以小球加速下滑.,典型例题剖析,小球运动后，出现向左的洛伦兹力f洛=qvB，小球受力如图甲所示，则有 水平方向 FN+qvB=qE 竖直方向 mgFN=ma 解得 a=(mg+qvBqE)/m vf洛FNfF合a 可见小球做加速度增加的加速运动，在f=0，即FN=0时，加速度达到最大，由式得：amax=g,答案 g,典型例题剖析,此时速度可由式得 ，但速度继续增大，洛伦兹 力增大，支持力反向，受力如图乙.有： 水平方向 qvB=FN+qE 竖直方向 mgFN=ma 解得 a=(mgqvB+qE)/m 小球运动的动态过程为： vf洛FNfF合a 小球做加速度减小的加速运动，在a=0时速度达到最大，由式得vmax=(mg+qE)/Bq.,典型例题剖析,例5 如图所示，电子源每秒钟发射2.501013个电子，以v0=8.00106 m/s 的速度穿过P板上A孔，从M、N两平行板正中央进入两板间，速度方向平行于M且垂直于两板间的匀强磁场，M、N间电压始终为UMN=80.0 V，两板间距离d=1.00103 m.电子在MN间做匀速直线运动后进入由C、D两平行板组成的已充电的电容器中，电容器电容为8108F,电子达到D板后就留在D板上.在t1=0时刻，D板电势较C板高818 V.在t2=T时刻，开始有电子达到M板上.已知电子质量为m=9.11031 kg，电荷量e=1.61019 C，电子从A孔到D板的运动时间不计, C、P两板均接地, 电子间不会发生碰撞.求： (1)M、N间匀强磁场的磁感应强度;,典型例题剖析,解析 (1)电场力与洛伦兹力相平衡，电子束不发生偏 转，即 解得 (2)电子不断与D板上的正电荷中和，完全中和后又在D板上积累起负电荷，电子在电容器中做减速运动，设电势差为U时，电子到D板速度恰为零，然后反向运动，以速度v0回,(2)时刻T及达到M板上每个电子的动能;(以eV为单位) (3)在时刻t3=3T/5，达到D板上的电子流的功率.,典型例题剖析,到M、N间，此时受到的电场力和洛伦兹力都向上，电子最终 打到M板上.根据动能定理， 解得 D板的电量变化为 q=CU=C(U+U)=8105 C，此即打到D板上的电 子的总电量，因此 考虑从电子速度为零至电子达到M板上，设电子达到M板 上时的动能为Ek，根据动能定理， 解得,答案 (1)1102 T