高三物理一轮复习 第九章 第3单元 磁场对运动电荷的作用（3）学案（无答案）（选修3-1）.doc

第九章 第3单元 磁场对运动电荷的作用（3）【学习目标】掌握洛仑兹力的实际应用，学会提炼物理模型【自主学习】 1、粒子速度选择器M如图所示，a、b是位于真空中的平行金属板，a板带正电，b板带负电，两板间的电场为匀强电场，场强为E。同时在两板之间的空间中加匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B。一束带电粒子以大小为v的速度从左边S处沿图中虚线方向入射，当 时，即 时，粒子将能通过M孔，从平行金属板中飞出。2、电视显像管的工作原理电视显像管是应用电子束 (电偏转、磁偏转)的原理来工作的，使电子束偏转的 (电场、磁场)是由两对偏转线圈产生的显像管工作时，由阴极发射电子束，利用磁场来使电子束偏转，实现电视技术中的 ，使整个荧光屏都在发光【例1】如图所示，为电视机显像管及其偏转线圈L的示意图如果发现电视画面的幅度比正常时偏小，不可能是下列哪些原因引起的( )A电子枪发射能力减弱，电子数减小B加速电场的电压过高，电子速率偏大C偏转线圈匝间短路，线圈匝数减小 D偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱3、质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、 、 和照相底片等构成(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得 粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得 .由两式可得出需要研究的物理量如：粒子轨道半径r= 、粒子质量m= 、比荷：q/m= 。4、回旋加速器(1)构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接 电源D形盒处于匀强磁场中(2)原理：交流电的周期和 相等，粒子在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Ekm ，可见粒子获得的最大动能由 和D形盒半径R决定，与加速电压 【例2】1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为q，在加速器中被加速，加速电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用(1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；(2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t；5、磁流体发电机【例3】沿水平方向放置的平行金属板的间距为d，两板之间是磁感应强度为B的匀强磁场，如图所示，一束在高温下电离的气体（等离子体），以v射入磁场区，在两板上会聚集电荷出现电势差，求：（1）M、N两板各聚集何种电荷？（2）M、N两板间电势差可达多大？6、电磁流量计【例4】如图所示为一电磁流量计的示意图，截面为正方形的非磁性管，其每边长为d，内有导电液体流动，在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B。现测得液体a、b两点间的电势差为U，求管内导电流体的流量Q。7、霍尔效应【例5】如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中。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U=KIB/d。式中的比例系数K称为霍尔系数。设电流I是由电子的定向流动形成的，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（2）电子所受的洛伦兹力的大小为 ；（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K=1/ne，其中n代表导体板单位体积中自由电子的个数。【课后训练】1、如图，没有磁场时，显像管内电子束打在荧光屏正中的O点，加磁场后电子束打在荧光屏O点上方的P点，则所加磁场的方向可能是()A垂直于纸面向内 B垂直于纸面向外C平行于纸面向上 D平行于纸面向下2、在动脉血管左右两侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表，设血管直径是2.0mm，磁场的磁感应强度为0.080T，电压表测出的电压为0.10mV，则血流速度大小为 m/s。（取两位有效数字）。3、初速为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则( )A电子将向右偏转，速率不变 B电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变 D电子将向右偏转，速率改变4、如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（ ）A、在b、n之间某点 B、在n、a之间某点C、a点 D、在a、m之间某点5、如图所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为t.若加上磁感应强度为B水平向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出时偏离原方向60，利用以上数据可求出下列物理量中的()A带电粒子的比荷 B带电粒子在磁场中运动的周期C带电粒子的初速度 D带电粒子在磁场中运动的半径6、长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图所示，则下列说法正确的是（ ）A、金属块上下表面电势相等B、金属块上表面电势高于下表面电势C、金属块上表面电势低于下表面电势 D、无法比较金属块上下表面电势高低7、如图所示为质谱仪的示意图。速度选择器部分的匀强电场场强E=1.2105V/m，匀强磁场的磁感强度为B1=0.6T。偏转分离器的磁感强度为B2=0.8T。求：（1）能通过速度选择器的粒子速度多大？（2）质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离之比为多少？8、电视机显象管的工作原理的示意图如图所示，阴极K发射的电子束（初速度可视为零）经高压加速电压U加速后正对圆心进入磁感应强度为B，半径为r的圆形匀强磁场区，偏转后打在荧光屏P上。若电子的荷质比为k，那么电子通过圆形磁场区过程的偏转角是多少？9、如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量