帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案3

1、 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【知識(shí)梳理】帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析方法1.是否考慮粒子重力(1)對(duì)于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場(chǎng)力或磁場(chǎng)力相比太小，可以忽略；而對(duì)于一些實(shí)際物體，如帶電小球、液滴、塵埃等一般應(yīng)當(dāng)考慮其重力.(2)在題目中有明確說明是否要考慮重力的，按題目要求處理.(3)不能直接判斷是否要考慮重力的，在進(jìn)行受力分析與運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，要結(jié)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)確定是否要考慮重力.2.分析方法(1)弄清復(fù)合場(chǎng)的組成.(2)正確受力分析.(3)確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),注意運(yùn)動(dòng)情況和受力情況的結(jié)合.(4)對(duì)于粒子連續(xù)通過幾個(gè)不同區(qū)域、不同種類的場(chǎng)時(shí),要分階段進(jìn)行處理.3帶電

2、粒子在疊加場(chǎng)中無(wú)約束情況下的運(yùn)動(dòng)情況分類(1)磁場(chǎng)力、重力并存若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做_若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的_，因F洛不做功，故機(jī)械能守恒，由此可求解問題(2)電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力并存(不計(jì)重力的微觀粒子)若電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，則帶電體做_若電場(chǎng)力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的_，因F洛不做功，可用_求解問題(3)電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、重力并存若三力平衡，一定做_若重力與電場(chǎng)力平衡，一定做_運(yùn)動(dòng)若合力不為零且與速度方向不垂直，將做復(fù)雜的_，因F洛不做功，可用能量守恒或_求解問題4帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中有約束情況下的運(yùn)動(dòng)帶電體在復(fù)合場(chǎng)中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下

3、，常見的運(yùn)動(dòng)形式有_和_，此時(shí)解題要通過受力分析明確變力、恒力做功情況，并注意洛倫茲力_的特點(diǎn)，運(yùn)用_、能量守恒定律結(jié)合_求出結(jié)果練習(xí)1環(huán)形對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置，如圖所示，正、負(fù)離子由靜止經(jīng)過電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對(duì)撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而在碰撞區(qū)迎面相撞為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是 ()A對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大B對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感

4、應(yīng)強(qiáng)度B越小C對(duì)于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期越大D對(duì)于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變2.北半球某處，地磁場(chǎng)水平分量B1=0.810-4 T，豎直分量B2=0.510-4 T，海水向北流動(dòng)，海洋工作者測(cè)量海水的流速時(shí)，將兩極板插入此海水中，保持兩極板正對(duì)且垂線沿東西方向，兩極板相距d=20 m，如圖所示，與兩極板相連的電壓表(可看做是理想電壓表)示數(shù)為U=0.2 mV，則( )A.西側(cè)極板電勢(shì)高，東側(cè)極板電勢(shì)低 B.西側(cè)極板電勢(shì)低，東側(cè)極板電勢(shì)高C.海水的流速大小為0.125 m/s D.海水的流速大小為0.2 m/sB3霍爾效應(yīng)廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料

5、的測(cè)試和研究中，例如應(yīng)用霍爾效應(yīng)測(cè)試半導(dǎo)體是電子型還是空穴型，研究半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度的變化等。在霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，如圖所示，寬為cm，長(zhǎng)為4cm，厚為cm的導(dǎo)體，沿方向通有3A的電流，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直向里穿過平面時(shí)，產(chǎn)生了V的霍爾電壓，（已知導(dǎo)體內(nèi)定向移動(dòng)的自由電荷是電子），則下列說法正確的是A在導(dǎo)體的前表面聚集自由電子，電子定向移動(dòng)的速率B在導(dǎo)體的上表面聚集自由電子，電子定向移動(dòng)的速率C在其它條件不變的情況下，增大的長(zhǎng)度，可增大霍爾電壓D每立方米的自由電子數(shù)為個(gè)4目前有一種磁強(qiáng)計(jì)，用于測(cè)定地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖所示，電路有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長(zhǎng)方形，

6、放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導(dǎo)電過程中，自由電子所做的定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)兩電極M、N均與金屬導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸，用電壓表測(cè)出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢(shì)差為U.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和電極M、N的正負(fù)為()A. ，M正、N負(fù)B. ，M正、N負(fù)C. ，M負(fù)、N正 D. ，M負(fù)、N正5為了診斷病人的心臟功能和動(dòng)脈血液黏稠情況，需測(cè)量血管中血液的流量，如圖所示為電磁流量計(jì)示意圖，將血管置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，測(cè)得血管兩側(cè)a、b兩點(diǎn)間電壓為u，已知血管的直徑為d，則血管中血液的流量Q(單位時(shí)間內(nèi)流過

7、的體積)為()A. B. C. D. 4.如圖所示的豎直平面內(nèi)有范圍足夠大、水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在虛線的左側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一絕緣“”形彎桿由兩段直桿和一半徑為R的半圓環(huán)組成，固定在紙面所在的豎直平面內(nèi)PQ、MN水平且足夠長(zhǎng)，半圓環(huán)MAP在磁場(chǎng)邊界左側(cè)，P、M點(diǎn)在磁場(chǎng)邊界線上，NMAP段是光滑的現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小環(huán)套在MN桿上，它所受電場(chǎng)力為重力的3/4.現(xiàn)在M右側(cè)D點(diǎn)由靜止釋放小環(huán)，小環(huán)剛好能到達(dá)P點(diǎn)(1)求DM間的距離x0.(2)求上述過程中小環(huán)第一次通過與O點(diǎn)等高的A點(diǎn)時(shí)彎桿對(duì)小環(huán)作用力的大小(3)若小環(huán)與PQ間動(dòng)摩擦因數(shù)為(設(shè)最大靜摩擦力與滑

8、動(dòng)摩擦力大小相等)，現(xiàn)將小環(huán)移至M點(diǎn)右側(cè)4R處由靜止開始釋放，求小環(huán)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功5.如圖甲所示，在xOy平面內(nèi)有足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上，電場(chǎng)強(qiáng)度E40 N/C，在y軸左側(cè)平面內(nèi)有足夠大的瞬時(shí)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，15 s后磁場(chǎng)消失，選定磁場(chǎng)垂直紙面向里為正方向在y軸右側(cè)平面內(nèi)還有方向垂直紙面向外的恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，分布在一個(gè)半徑為r0.3 m的圓形區(qū)域(圖中未畫出)，且圓的左側(cè)與y軸相切，磁感應(yīng)強(qiáng)度B20.8 Tt0時(shí)刻，一質(zhì)量m8104 kg、電荷量q2104 C的微粒從x軸上xP0.8 m處的P點(diǎn)以速度v0.12 m/s向x軸正方

9、向入射(g取10 m/s2，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)求微粒在第二象限運(yùn)動(dòng)過程中離y軸、x軸的最大距離(2)若微粒穿過y軸右側(cè)圓形磁場(chǎng)時(shí)，速度方向的偏轉(zhuǎn)角度最大，求此圓形磁場(chǎng)的圓心坐標(biāo)(x，y) 6.如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)的均勻磁場(chǎng)質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。A、B為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板，原來電勢(shì)為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過A板時(shí)，A板電勢(shì)升高為+U，B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間電場(chǎng)中得到加速。每當(dāng)粒子離開B板時(shí)，A板電勢(shì)又降為零。粒子在電場(chǎng)中一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而繞行半徑R不變（設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R）（1）設(shè)t=0時(shí)，粒子靜止A板小孔處，經(jīng)電場(chǎng)加速