高中物理：3.7《带电粒子在电磁复合场中的运动》学案（1）（新人教版选修3-1）

用心 爱心 专心 3 7 电场和磁场中的带电粒子 一 电场和磁场中的带电粒子 一 学习目标 学会分析电磁中带电粒子的运动情况 实践探究 1 速度选择器 如图所示 Dl 和 D2 是两个平行金属板 分别连在电源 的两极上 其间有一定的电场强度 E 同时在这空间加有垂 直于电场方向的磁场 磁感应强度为 B Sl S2 为两个小孔 且 Sl 与 S2 连线方向与金属板平行 速度沿 Sl S2 连线方向 从 Sl 飞入的带电粒子只有做直线运动才可以从 S2 飞出 因 此能从 S2 飞出的带电粒子所受的电场力与洛伦兹力平衡 即 故只要带电粒子的速率满足 即使电性不同 比荷不同 也可沿直线穿出右侧小孔 S2 而其他速率的粒子要么上偏 要么下偏 无法穿出 S2 因此利用这个装置可以达到选择某一速度带电粒子的目的 故称为速度选择器 2 磁流体发电机原理如图 等离子体高速从左向右喷射 两极 板间有如图方向的匀强磁场 该发电机哪个极板为正极 两板 间最大电压为多少 已知磁感应强度 B 两极板间距离 L 等 离子体喷射速度 v 典型例题 例 1 如图所示 一束质量和电量不同的正离子垂直地射入匀 强磁场和匀强电场正交的区域 发现有些离子保持原来的运动 方向 未发生任何偏转 如果让这些不偏转离子进入另一匀强 磁场中 发现这束离子又分裂成几束 对这些进入另一磁场的 离子 可得出结论 A 它们的动能一定各不相同 B 它们的电量一定各不相同 C 它们的质量一定各不相同 D 它们的电量与质量之比一定各不相同 例 2 正方形 abcd 内有方向如图的场强为 E 的匀强电场和磁感应强度为 B 的匀强磁场 质子 流从 ad 边的中点 O 以初速度 v0 沿着与 ab 平行的方向射入正方形区域 若撤去匀强磁场 质子将达到 b 点 若撤去匀强电场 质子将打到 c 点 求 1 E B 2 当匀强电场和匀强磁 场同时存在时 为使质子沿原方向射入后能做直线运动而打到 bc 边 的中点 O 其初速度应调整为 v0 的多少倍 图 11 4 7 O E O a b d c c 图 3 29 图 3 71 用心 爱心 专心 例 3 一束 粒子通过一匀强磁场和匀强电场区域 两场的方向互相垂直 如图所示 电场 强度 E 2 104V m 磁感应强度 B 0 2T 电场和磁场的水 平宽度 d 0 2m 则每个 粒子从该区域左侧射入 右侧射 出的过程中 所增加的动能是 eV 针对训练 1 一质子恰能作匀速直线运动穿过正交电磁场 若要粒子穿过此区域后动能增加 则 A 减弱磁场 其余条件不变 B 增强磁场 其余条件不变 C 电场反向 其余条件不变 D 用初动能与质子相同的 粒子 2 一个带正电荷的微粒 重力不计 穿过图 3 64 中匀强电场和 匀强磁场区域时 恰能沿直线运动 则欲使电荷向下偏转 应采 用的办法是 A 增大电荷质量 B 增大电荷电量 C 减少入射速度 D 增大磁感应强度 3 如图所示 有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域 和匀强磁场区域 如果这束正离子束流在区域 中不偏转 进入区域 后偏转半径又相同 则说明这些正离子具有相同的 A 速度 B 质量 C 电荷 D 比荷 课后练习 1 在图 9 中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场 取坐标如图 一带电粒子沿 x 轴正方向进入此区域 在穿过此区域的过程中运动 方向始终不发生偏转 不计重力的影响 电场强度 E 和磁感强度 B 的方向可能是 A E 和 B 都沿 x 轴正方向 B E 沿 y 轴正向 B 沿 z 轴正向 C E 沿 x 轴正向 B 沿 y 轴正向 D E B 都沿 z 轴正向 2 如图 11 4 1 所示是一宽 D 8cm 的同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域 一束带 电粒子 重力不计 以速度 v0 垂直射入时恰好不改变运动方向 若粒子射入时只有电场 可 测得粒子束穿过电场时沿竖直方向向上偏了 3 2cm 若粒子射入时只有 磁场 问 粒子在磁场中的运动情况如何 粒子离开磁场时偏离原方向 多少距离 图 图 3 64 图 用心 爱心 专心 3 一长方形金属块放在匀强磁场中 将金属块通以电流 磁场 方向和电流方向如图 3 66 所示 则金属块两表面 M N 的电势 高低情况是 A NM B NM C NM D 无法比较 4 设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场 如图 3 65 所示 已知一离 子在电场力和洛伦兹力的作用下 从静止开始自 A 点沿曲线 ACB 运动 到达 B 点时速度为零 C 点是运动的最低点 忽略重力 以下说法中正确的是 A 这离子必带正电荷 B A 点和 B 点位于同一高度 C 离子在 C 点时速度最大 D 离子到达 B 点后 将沿原曲线返回 A 点 高考链接 如图所示 空间的某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁 场 一个带电粒子以某一初速度由 A 点进入这个区域并沿直线运动 从 C 点离开场区 如果这个场区只有电场 则粒子从 B 点离开场区 如果这个区域只有磁场 则这个粒子从 D 点离开场区 设粒子在上 述三种情况下 从 A 到 B 从 A