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.docx

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.