高考人教四川专物理选修31课件第1部分第三章章末小结知识整合

1、章末小结,第三章,专题归纳例析,专题冲关,阶段质量检测,专题一带电粒子的电偏转和磁偏转 “电偏转”和“磁偏转”分别是利用电场和磁场对运动电荷施加作用力，从而控制其运动方向，由于磁场和电场对电荷的作用具有不同的特征，使得两种偏转存在着差别。,1受力特征 (1)“磁偏转”：质量为m，电荷量为q的粒子以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，所受的磁场力(即洛伦兹力)FBqvB与粒子的速度v有关，FB所产生的加速度使粒子的速度方向发生变化，而速度方向的变化反过来又导致FB的方向变化，FB是变力。 (2)“电偏转”：质量为m，电荷量为q的粒子以速度v0垂直射入电场强度为E的匀强电场中时，所受的电场力

2、FEEq，与粒子的速度v0无关，FE是恒力。,3动能变化的差别 在“磁偏转”中，由于FB始终与粒子的运动速度垂直，所以其动能的数值保持不变，在“电偏转”中，由于电场力FE做功，其动能发生变化。,例1如图31所示，在y0的空间 中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在 y0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向 垂直于xy平面(纸面)向外。一电荷量为q、 质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上yh处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y2h处的P3点。不计重力。求： (1)电场强度的大小； (2)粒子到达P2时速度的大小和方向； (3)磁感应强度的

3、大小。,图31,图32,专题二带电体在复合场中的运动问题 这里所讲的复合场是指电场、磁场和重力场并存，或其中某两场并存，或分区域存在的情况，所以粒子连续运动时，一般需同时考虑电场力、洛伦兹力、重力的作用。解决这类问题需要注意以下两点：,1正确分析带电粒子(带电体)的受力特征 带电粒子(带电体)在复合场中做什么运动，取决于带电粒子(带电体)所受的合外力及其初始速度。带电粒子(带电体)在磁场中所受的洛伦兹力还会随速度的变化而变化，而洛伦兹力的变化可能会引起带电粒子(带电体)所受的其他力的变化，因此应把带电粒子(带电体)的运动情况和受力情况结合起来分析，注意分析二者的相互关系，通过正确的受力分析和运

4、动情况分析，明确带电粒子(带电体)的运动过程和运动性质，选择恰当的运动规律解决问题。,2灵活选用力学规律 (1)当带电粒子(带电体)在复合场中做匀速直线运动时，应根据平衡条件列方程求解。 (2)当带电粒子(带电体)在复合场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力，其余各力的合力必为零或其余各力做功之和为零。 (3)当带电粒子(带电体)在复合场中做非匀变速曲线运动时，常选用动能定理或能量守恒定律列方程求解。,例2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33所示。求： (1)液滴在空间受到几个力作用； (2)液滴

5、带电荷量及电性； (3)液滴做匀速圆周运动的半径多大？,图33,专题三洛伦兹力作用下的多解问题 带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由于某些条件不确定，常使问题出现多解。 1带电粒子电性不确定形成多解 带电粒子由于电性不确定，在初速度相同的条件下，正、负带电粒子在磁场中运动轨迹不同。 2磁场方向不确定形成多解 对于某一带电粒子在磁场中运动，若只知道磁感应强度的大小，而不能确定方向，带电粒子的运动轨迹也会不同。,3临界状态不唯一形成多解 带电粒子在洛伦兹力作用下飞入有界磁场时，由于粒子运动轨迹呈圆弧状，因此，它可能穿过去了，也可能转过大于180的角度从入射界面这边反向飞出，于是形成了多解。

6、4运动的重复性形成多解 带电粒子在部分是电场、部分是磁场的空间运动时，往往运动具有往复性，因而形成多解。,例3如图34所示，在x0与 x0的区域中，存在磁感应强度大小 分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向 均垂直于纸面向里，且B1B2。一个 带负电荷的粒子从坐标原点O以速度 v沿x轴负方向射出，要使该粒子经 过一段时间后又经过O点，B1与B2的比值应满足什么条件？,图34,解析粒子在整个运动过程中的速度大小恒为v，交替地在xOy平面内B1与B2磁场区域中做匀速圆周运动，轨道都是半个圆周。设粒子的质量和电荷量的大小分别为m和q，圆周运动的半径分别为r1和r2，,现分析粒子运动的轨道，如图 35所

7、示，在xOy平面内，粒子先沿 半径为r1的半圆C1运动到y轴上离O点 距离为2r1的A点，接着沿半径为r2的 半圆D1运动到y轴上的O1点，OO1的距 离d2(r2r1) 此后，粒子每经历一次“回旋”(即从y轴出发沿半径为r1的半圆和半径为r2的半圆回到原点下方的y轴上)，粒子的y坐标就减小D。设粒子经过n次回旋后与y轴交于On点，若OOn即nd满足nd2r1 ,图35,专题四洛伦兹力与现代科技 洛伦兹力在现代科技中应用十分广泛，前面我们已经学习的速度选择器、质谱仪、回旋加速器等都是利用洛伦兹力，下面再列举几例。,1磁流体发电机 如图36所示是磁流体发电机的 原理图，其原理是由燃烧室O燃烧电

8、离成的正、负离子(等离子体)以高 速v喷入偏转磁场B(发电通道)中，正负离子在洛伦兹力作用下发生上、下偏转而积聚到A、C板上，产生电势差，从而在两板间形成一个向下的电场。此后进入两板间的等离子体将同时受静电力和洛伦兹力作用，当等离子,图36,体受静电力与洛伦兹力平衡，即qEBqv时，等离子体将匀速通过发电通道，此时A、C板上积聚的电荷最多，两板间电势差最大，闭合开关S，将A、C两板与负载R相连，就可对外供电，这就是磁流体发电。A、C两板间电势差的最大值U即为该发电机的电动势，由qEBqv及EU/d可得，电动势为：UBdv，其中d为A、C两板间的距离。,2电磁流量计 图37是电磁流量计的示意图。

9、在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，液体中的带电微粒在洛伦兹力的作用下发生偏转，使管壁与磁场和流速均垂直的两个侧面上产生电势差。测出管壁上的ab两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q单位时间内流过液体的体积(m3/s)。,图37,3霍尔效应 如图38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 均匀磁场中，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UK，式中的比例系数K称为霍尔系数。,图38,答案200 m/s,1在以上介绍的

10、霍尔效应中，如图38所示，若设电流 I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为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(填“高于”、“低于”或“等于”)；,(2)电子所受洛伦兹力的大小为_； (3)当导体上下两侧面之间的电势差为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，其中n代表导体单位体积中电子的个数。,答案：(1)低于(2)evB(3)e (4)见解析,2如图310所示，带电液滴从h高处 自由落下，进入一个匀强电场与匀强磁 场互相垂直的区域，磁场方向垂直纸面， 电场强度为E，磁感应强度为

11、B，已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，求圆周运动的半径。,图310,3如图311所示，一束电子的电荷量 为e，以速度v垂直射入磁感应强度为B、 宽度为d的有界匀强磁场中，穿过磁场 时的速度方向与原来电子的入射方向的 夹角是30，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间又是多少？,图311,4如图312所示，某一真空区域内充 满匀强电场和匀强磁场，此区域的宽度 d8 cm，电场强度为E，方向竖直向下， 磁感应强度为B，方向垂直纸面向里， 一电子以一定的速度沿水平方向射入此区域。若电场与磁场共存，电子穿越此区域时恰好不发生偏转；若射入时撤去磁场，电子穿越电场区域时，沿电场方向偏移量y3.2 cm；若射入时撤去电场，电子穿越磁场区域时也