2019_2020版高中物理第三章习题课带电粒子在复合场中的运动（教师备用）课件新人教版.pptx

习题课 带电粒子在复合场中的运动(教师备用),课堂探究,随堂演练,类型一 带电粒子在复合场中的运动实例分析,课堂探究 突破要点,B,例1 (2019河北衡水检测)为了测量某化肥厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计,该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a,b,c,左右两端开口,在垂直于上下表面方向加磁感应强度为B的匀强磁场,在前后两个内侧面固定有金属板作为电极,污水充满管口从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积),下列说法正确的是( ) A.若污水中正离子较多,则前内侧面比后内侧面电势高 B.前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势,与哪种离子多少无关 C.污水中离子浓度越高,电压表的示数将越大 D.污水流量Q与电压U成正比,与b,c有关,规律方法,2.磁流体发电机 磁流体发电是使内能直接转化为电能,无需经过机械能转换环节.如图所示为磁流体发电机的结构示意图. (1)原理:等离子气体喷入磁场,正负离子在洛伦兹力的作用下发生偏转而聚集在A,B板上,产生电动势.,(2)正、负极:根据左手定则,正离子向B板聚集,负离子向A板聚集,与B板相连电极为正极.,跟踪训练1 (2019浙江鹿城区期末)如图是磁流体发电机示意图.平行金属板a,b之间有一个很强的匀强磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)垂直于磁场的方向喷入磁场,a,b两板间便产生电压.如果把a,b板与用电器相连接,a,b板就是等效直流电源的两个电极.若磁场的磁感应强度为B,每个离子的电荷量大小为q、速度为v,a,b两板间距为d,两板间磁流体的等效电阻为r,用电器电阻为R.稳定时,下列判断正确的是( ),D,跟踪训练2 (2019山东菏泽期末)霍尔元件磁传感器,是实际生活中的重要元件之一,广泛应用于测量和自动控制等领域.如图为一长度一定的霍尔元件,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示从E到F方向的电流I,其中元件中的载流子(相当于移动电荷)是带负电的电荷,下列说法中正确的是( ) A.该元件能把电学量转化为磁学量 B.左表面的电势高于右表面 C.如果用该元件测赤道处的磁场,应保持工作面呈水平状态 D.如果在霍尔元件中的电流大小不变,则左右表面的电势差与磁场的磁感应强度成正比,D,类型二 带电粒子在组合场中的运动,(1)微粒从A到P所经历的时间和加速度的大小; (2)微粒到达P点时速度方向与x轴正方向的夹角; (3)电场强度E和磁感应强度B的大小.,思维导图:,答案:(1)0.05 s 2.4103 m/s2 (2)45 (3)24 N/C 1.2 T,规律方法,带电粒子在组合场中的运动问题的分析方法 (1)带电粒子依次通过不同场区时,因其受力情况随区域而变化,故其运动规律在不同区域也有所不同.,(2)常见运动情况的解决方法,(3)联系不同阶段的运动的物理量是速度,因此带电粒子在两场分界点上的速度是解决问题的关键.,跟踪训练3 (2019贵州思南中学高二期末)如图所示,相距为R的两块平行金属板M,N正对着放置,S1,S2分别为M,N板上的小孔,S1,S2,O三点共线,它们的连线垂直M,N,且S2O=R.以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场.D为收集板,板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R,板两端点的连线垂直M,N板.质量为m、带电荷量为+q的粒子,经S1进入M,N间的电场后,通过S2进入磁场.粒子在S1处的速度和粒子所受的重力均不计.,(1)当M,N间的电压为U时,求粒子进入磁场时速度的大小v;,(2)若粒子恰好打在收集板D的中点上,求M,N间的电压值U0;,(3)当M,N间的电压不同时,粒子从S1到打在D上经历的时间t会不同,求t的最小值.,类型三 带电粒子在叠加场中的运动,例3 (2019甘肃兰州期末)如图所示,匀强电场的场强E=4 V/m,方向水平向左,匀强磁场的磁感应强度B=2 T,方向垂直于纸面向里.一个质量m=1 g、带正电的小物体A从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速下滑,当它滑行h=0.8 m到N点时离开壁做曲线运动,运动到P点时恰好处于平衡状态,此时速度方向与水平方向成45角,设P与M的高度差H=1.6 m.求:,(1)A沿壁下滑过程中摩擦力做的功; (2)P与M的水平距离s.(g取10 m/s2),审题指导:,答案:(1)-610-3 J (2)0.6 m,规律方法,(1)三种场力的特点 重力的方向始终竖直向下,重力做功与路径无关,重力做的功等于重力势能的减少量.,静电力的方向与电场方向相同或相反,静电力做功与路径无关,静电力做的功等于电势能的减少量. 洛伦兹力的大小和速度方向与磁场方向的夹角有关,方向始终垂直于速度v和磁感应强度B共同决定的平面.无论带电粒子做什么运动,洛伦兹力始终不做功.,论带电粒子做什么运动,洛伦兹力始终不做功. (2)带电粒子在叠加场中的运动规律及解决办法 带电粒子在叠加场中处于静止或匀速直线运动状态时,带电粒子所受合力为零,应利用平衡条件列方程求解.,带电粒子做匀速圆周运动时,重力和静电力平衡,洛伦兹力提供向心力,应利用平衡方程和向心力公式求解. 当带电粒子在叠加场中做非匀变速曲线运动时,带电粒子所受洛伦兹力必不为零,且其大小和方向不断变化,但洛伦兹力不做功,这类问题一般应用动能定理求解.,跟踪训练4 (2019福建鼓楼区校级期末)已知质量为m的带电液滴,以速度v射入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中,液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动.如图所示.求:,(1)液滴在空间受到几个力作用;,解析:(1)液滴在空间受到三个力作用:重力、静电力与洛伦兹力; 答案:(1)3个,(2)液滴带电荷量及电性;,(3)液滴做匀速圆周运动的半径多大?,随堂演练 检测效果,1.(2019江苏南京检测)如图所示,在正交的匀强电场和磁场的区域内(磁场水平向里),有一正电粒子恰能沿直线飞过此区域(不计粒子重力),则下列说法正确的是( ) A.可以判断出电场方向向上 B.仅增大粒子电荷量,粒子将向上偏转 C.仅增大粒子电荷量,粒子将向下偏转 D.仅改变粒子电性,粒子仍能继续沿直线飞出,D,ABC,2.(2019内蒙古集宁一中高二期末)(多选)利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域.如图所示是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I,C,D两侧面会形成电势差,该电势差可以反映磁感应强度B的强弱,则下列说法中正确的是( ) A.若元件的载流子是正离子,则C侧面电势高于D侧面电势 B.若元件的载流子是自由电子,则D侧面电势高于C侧面电势 C.在测地球北极上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平 D.在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平,解析:若元件的载流子是正离子,由左手定则可知,正离子受到的洛伦兹力方向向C侧面偏,则C侧面的电势高于D侧面的电势,故选项A正确;若元件的载流子是自由电子,由左手定则可知,电子受到的洛伦兹力方向向C侧面偏,则D侧面的电势高于C侧面的电势,故选项B正确;在测定地球两极上方地磁场强弱时,应将元件的工作面保持水平,让磁场垂直通过,故选项C正确;地球赤道上方的地磁场方向水平,在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持竖直,故选项D错误.,D,3.(2019内蒙古鄂尔多斯月考)如图所示,一电子束垂直于电场线与磁感线方向入射后偏向A极板,为了使电子束沿射入方向做直线运动,可采用的方法是( ) A.将变阻器滑动头P向右滑动 B.将变阻器滑动头P向左滑动 C.将极板间距离适当减小 D.将极板间距离适当增大,4.带电油滴以水平向右速度v0垂直进入磁场,恰做匀速直线运动,如图所示,若油滴质量为m,磁感应强度为B,则下述说法正确的是( ),C,5.(2019云南昆明模拟)如图所示,两导体板水平放置,两板间电势差为U,带电粒子以某一