湖北省宜昌市高中物理 专题七 带电粒子在匀强磁场中的运动复习学案（无答案）新人教版.doc

七、带电粒子在匀强磁场中的运动一复习回顾1.带电粒子在洛伦兹力作用下的圆周运动 2.带电粒子在洛伦兹力作用下的圆周运的半径公式推导. 动的周期公式推导：二带电粒子在磁场中运动情况研究1、找圆心的方法：利用vr ；利用弦的中垂线2、定半径：几何法求半径 ；向心力公式求半径3、确定运动时间：为轨迹所对应的圆心角t=_三典型习题题型一：基本概念和公式1如图所示，在阴极射线管的正下方平行放置一根通有强直流电流的长直导线，且电流的方向水平向右，则阴极射线将会 （ ）a向上偏转 b向下偏转c向纸内偏转 d向纸外偏转2有a、b、c三个带电粒子，其质量之比为ma：mb：mc1:2:3,带电量相同，以相同的初动能射入同一匀强磁场中，都做匀速圆周运动，则( )a轨道半径最大的是a b轨道半径最大的是cc轨道周期最小的是b d轨道周期最小的是c题型二：带电粒子在有界磁场中的偏转（1）带电粒子射入条形匀强磁场区（常见几种情况）例1.如图（右上）所示，在边界为cd、ef的狭长区域内，匀强磁场的磁感应强度为b，方向垂直纸而向里，磁场区域宽度为d，电子以不同的速率v 从边界cd的s处沿垂直磁场方向射入磁场，入射方向与cd的夹角为已知电子的质量为m，带电量为e。为使电子能从另一边界ef射出，电子的速率应满足什么条件？（不计重力） （2）带电粒子射入圆形匀强磁场区结论：若粒子沿径向射入必_例2.如图所示，半径为r的圆形区域内存在着磁感应强度为b的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，一带负电的粒子（不计重力）沿水平方向以速度v正对着磁场圆的圆心o入射，通过磁场区域后速度方向偏转了60角。求：该粒子的比荷q/m；该粒子在磁场中的运动时间；若入射方向仍然沿水平方向，为使粒子通过该磁场区域后速度方向的vbro偏转角最大，粒子的入射点向上平移的距离d是多少？四磁场应用六大实例（1）速度选择器如图，粒子以速度v0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，根据qv0bqe, 得v0=e/b，故： v0be若v=_，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关若v_，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加若v_，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少1.如图所示，电源电动势为e内阻为r，滑动变阻器电阻为r，开关s闭合。两平行板间有匀强磁场，一带正电粒子(其所受重力忽略不计)正好以速度匀速穿过两板。下列说法正确的是 ( )a保持开关s闭合，将滑片p向上滑动时，粒子可能从上极板边缘射出b保持开关s闭合，将滑片p向下滑动时，粒子将可能从上极板边缘射出 c保持开关s闭合，将a极板向上移动一点，粒子将继续沿直线穿出d如果将开关s断开，将a极板向上移动一点，粒子将继续沿直线穿出(2)磁流体发电机如图 ，由燃烧室o燃烧电离成的正、负离子（等离子体）以高速喷入偏转磁场b中在洛伦兹力作用下，正、负离子分别向上、下极板偏转、积累，从而在板间形成一个向下的电场两板间形成一定的电势差当qvb=qu/d时电势差稳定udvb，这就相当于一个可以对外供电的电源 2将一束等离子体沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板a、b，这时金属板上就聚集了电荷在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的是（ ） aa板带正电 b有电流从b经用电器流向ac金属板a、b间的电场方向向下d等离子体发生偏转的原因是离子所受电场力大于所受洛伦兹力（3）电磁流量计3如图为一电磁流量计的示意图，其截面为正方形的非磁性管，每边边长为d，导电液体流动，在垂直液体流动方向上加一指向纸内的匀强磁场，磁感应强度为b.现测得液体上表面a和下表面b两点间的电势差为u，求管内导电液体的流量q. （4）质谱仪组成：离子源o，加速场u，速度选择器（e,b），偏转场b2，胶片原理：加速场中qu=mv2 选择器中:v=e/b1 偏转场中:d2r，qvb2mv2/r 比荷: 质量作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素4如图为质谱仪原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为u的加速电场后进入粒子速度选择器。选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为e、方向水平向右。已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从g点垂直mn进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线mn为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的h点。可测量出g、h间的距离为l。带电粒子的重力可忽略不计。求：（1）粒子从加速电场射出时速度v的大小。 （2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度b1的大小和方向。（3）偏转磁场的磁感应强度b2的大小。（5）回旋加速器构造：如图示，d1、d2是半圆金属盒，d形盒的缝隙处接交流电源。d形盒处于匀强磁场中。原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过d形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速。由，得，可见粒子获得的最大动能由b和r决定，与加速电压无关。5.关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列结论中正确的是 ( ab)a与加速器的半径有关，半径越大，能量越大b与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大c与加速器的电场有关，电场越强，能量越大d与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大（6）霍尔效应霍尔效应：置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则垂直于电流和磁场方向会产生一个附加的横向电场，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。6.一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”。这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电量大小为1元电荷，即e =1.610-19c. 霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录象机中用来测量录象磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以控制升降电动机的电源通断等。在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽ab=1.010-2m、长bc=4.0