高考物理專題復(fù)習(xí)_磁場_ppt

1、1第十一章第十一章2考綱要求考綱要求只要求掌握直導(dǎo)線跟只要求掌握直導(dǎo)線跟B B平行或垂直兩種情況下的安培力平行或垂直兩種情況下的安培力只要求掌握只要求掌握v v跟跟B B平行或垂直兩種情況下的洛侖磁力平行或垂直兩種情況下的洛侖磁力說明：說明：3知識結(jié)構(gòu)知識結(jié)構(gòu)41 1、磁場的產(chǎn)生、磁場的產(chǎn)生磁體的周圍存在磁場（與電場一樣是一種特殊物質(zhì)）磁體的周圍存在磁場（與電場一樣是一種特殊物質(zhì)）電流周圍存在磁場電流周圍存在磁場奧斯特實驗奧斯特實驗?zāi)媳狈胖媚媳狈胖脤?dǎo)線通電后導(dǎo)線通電后發(fā)生偏轉(zhuǎn)發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流電流產(chǎn)生產(chǎn)生磁場磁場電荷運電荷運動產(chǎn)生動產(chǎn)生磁場磁場2 2、磁場的基本性質(zhì)、磁場的基本性質(zhì)對放入其中的對放入

2、其中的、有力的作用有力的作用同名磁極相互排斥同名磁極相互排斥異名磁極相互吸引異名磁極相互吸引磁體對電流的作用磁體對電流的作用電流電流對電流對電流的作用的作用53 3、磁體間相互作用的本質(zhì)、磁體間相互作用的本質(zhì)磁體磁體磁場磁場磁體磁體磁體或電流磁體或電流磁體或電流磁體或電流4 4、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)安培分子安培分子電流假說：電流假說：在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部存在一種環(huán)形電流在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部存在一種環(huán)形電流分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。解釋磁化、解釋磁化、消

3、磁現(xiàn)象消磁現(xiàn)象不顯磁性不顯磁性顯磁性顯磁性磁化磁化消磁消磁總結(jié)：一切磁現(xiàn)象都是由總結(jié)：一切磁現(xiàn)象都是由產(chǎn)生的產(chǎn)生的磁場磁場65 5、磁場的方向：、磁場的方向：規(guī)定為小磁針規(guī)定為小磁針在磁場中的受力方向?；蛟诖艌鲋械氖芰Ψ较??；蛐〈裴橃o止時小磁針靜止時所指的方向！所指的方向！6 6、磁感線、磁感線用來形象地描述磁場中各點的磁場方向和強弱的假想曲線用來形象地描述磁場中各點的磁場方向和強弱的假想曲線 磁感線上每一點的切線方向就是該點的磁場方向，即小磁針磁感線上每一點的切線方向就是該點的磁場方向，即小磁針N N極在該點的受力方向或靜止時的指向極在該點的受力方向或靜止時的指向 磁感線的疏密表示磁場的強弱

4、磁感線的疏密表示磁場的強弱 磁感線是封閉曲線（和靜電場的電場線不同）磁感線是封閉曲線（和靜電場的電場線不同） 幾種磁場的磁感線幾種磁場的磁感線7判斷方法：判斷方法：立體圖立體圖縱截面圖縱截面圖橫截面圖橫截面圖判斷方法：判斷方法：立體圖立體圖縱截面圖縱截面圖橫截面圖橫截面圖8判斷方法判斷方法電流電流安培定則（二）安培定則（二）立體圖立體圖橫截面圖橫截面圖縱截面圖縱截面圖9例例1 1、步步高、步步高P P178 178 應(yīng)用應(yīng)用2-1 2-1 例例1 1 例例2 2、步步高、步步高P P178 178 應(yīng)用應(yīng)用3-1 P3-1 P179 179 例例2 27 7、磁感應(yīng)強度、磁感應(yīng)強度 描述磁場的

5、強弱與方向的物理量描述磁場的強弱與方向的物理量定義：在磁場中垂直磁場方向的通電導(dǎo)線，受到的安培力跟定義：在磁場中垂直磁場方向的通電導(dǎo)線，受到的安培力跟電流和導(dǎo)線長度的乘積的比值。電流和導(dǎo)線長度的乘積的比值。表達式：表達式：ILFB 單位：特斯拉（單位：特斯拉（T T）矢量：方向為該點的磁場方向，即通過該點的磁感線的切線方向矢量：方向為該點的磁場方向，即通過該點的磁感線的切線方向例例3 3、步步高步步高P P179179 例例3 P3 P177177 應(yīng)用應(yīng)用1-11-1例例4 4、步步高步步高P P179179 例例4 4101 1、磁場對電流的作用力、磁場對電流的作用力安培力安培力方向：左手

6、定則方向：左手定則磁場方向磁場方向電流方向電流方向電流方向電流方向判斷下列通電導(dǎo)線的受力方向判斷下列通電導(dǎo)線的受力方向 安培力方向安培力方向判斷下列導(dǎo)線的電流方向或磁場方向或受力方向判斷下列導(dǎo)線的電流方向或磁場方向或受力方向 11大小大小F=BILF=BILBIBI如如BIBI則則F=0F=0如如B B與與I I成任意角則把成任意角則把L L投影投影到與到與B B垂直和平行的方向上垂直和平行的方向上與與B B垂垂直的為直的為有效有效L L為為在磁場中在磁場中的的有效長度有效長度F=BILsinF=BILsinB B與與I I的夾角的夾角2 2、通電導(dǎo)線在安培力作用下運動的定性判斷、通電導(dǎo)線在安

7、培力作用下運動的定性判斷12隨堂：隨堂：步步高步步高P P181181 例例1 113例例1 1：如圖，相距如圖，相距20cm20cm的兩根光滑平行銅導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面傾角為的兩根光滑平行銅導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面傾角為=37=370 0，上面放著質(zhì)量為，上面放著質(zhì)量為80g80g的金屬桿的金屬桿abab，整個裝置放在，整個裝置放在B B=0.2T=0.2T的勻強磁場中的勻強磁場中. .(1)(1)若磁場方向豎直向下，要使金屬桿若磁場方向豎直向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流. .(2)(2)若磁場方向垂直斜面向下，要使金若磁場方向垂直斜面向下，要使金屬桿靜止在

8、導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流。屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流。例例2 2：如圖所示，有一金屬棒如圖所示，有一金屬棒abab，質(zhì)量為，質(zhì)量為m m = = 5g5g，電阻，電阻R R = 1 = 1，可以無摩擦地在兩條平行，可以無摩擦地在兩條平行導(dǎo)軌上滑行。導(dǎo)軌間距離為導(dǎo)軌上滑行。導(dǎo)軌間距離為d d = 10cm = 10cm，電阻，電阻不計。導(dǎo)軌平面與水平面的夾角不計。導(dǎo)軌平面與水平面的夾角=30=30，整，整個裝置放在磁感應(yīng)強度個裝置放在磁感應(yīng)強度B B = 0.4T = 0.4T的勻強磁場的勻強磁場中，磁場方向豎直向上。電源的電動勢中，磁場方向豎直向上。電源的電動勢E E = = 2V

9、2V，內(nèi)電阻，內(nèi)電阻r r = 0.1 = 0.1，試求變阻器取值是多，試求變阻器取值是多少時，可使金屬棒靜止在導(dǎo)軌上。少時，可使金屬棒靜止在導(dǎo)軌上。14例例3 3：在磁感應(yīng)強度在磁感應(yīng)強度B B = 0.08T = 0.08T，方向豎直向下的勻強磁場中，一根，方向豎直向下的勻強磁場中，一根長長l l1 1 = 20cm = 20cm，質(zhì)量，質(zhì)量m m = 24g = 24g的金屬橫桿水平地懸掛在兩根長均為的金屬橫桿水平地懸掛在兩根長均為24cm24cm的輕細導(dǎo)線上，電路中通以圖示的電流，電流強度保持在的輕細導(dǎo)線上，電路中通以圖示的電流，電流強度保持在2.5A2.5A，橫桿在懸線偏離豎直位置，

10、橫桿在懸線偏離豎直位置=30=30處時由靜止開始擺下，處時由靜止開始擺下，求橫桿通過最低點的瞬時速度大小。求橫桿通過最低點的瞬時速度大小。例例4 4：如圖所示，兩根平行光滑軌道水平放如圖所示，兩根平行光滑軌道水平放置，相互間隔置，相互間隔d=0.1md=0.1m，質(zhì)量為，質(zhì)量為m=3gm=3g的金屬的金屬棒置于軌道一端棒置于軌道一端. .勻強磁場勻強磁場B=0.1TB=0.1T，方向豎，方向豎直向下，軌道平面距地面高度直向下，軌道平面距地面高度h=0.8mh=0.8m，當(dāng)，當(dāng)接通開關(guān)接通開關(guān)S S時，金屬棒由于受磁場力作用而時，金屬棒由于受磁場力作用而被水平拋出，落地點水平距離被水平拋出，落地

11、點水平距離s=2ms=2m，求接，求接通通S S瞬間，通過金屬棒的電量瞬間，通過金屬棒的電量. .B Bh hs s隨堂：步步高隨堂：步步高P P180180181181 應(yīng)用應(yīng)用1-11-1、例、例2 2154 4、電流表的工作原理、電流表的工作原理構(gòu)造：由構(gòu)造：由輻向均勻輻向均勻分布的分布的磁場和放入其中的可轉(zhuǎn)動的磁場和放入其中的可轉(zhuǎn)動的線圈組成。（如圖）線圈組成。（如圖）工作原理工作原理 線圈中有電流時，受磁線圈中有電流時，受磁場力的作用而轉(zhuǎn)動，當(dāng)磁場場力的作用而轉(zhuǎn)動，當(dāng)磁場力矩與彈簧的扭轉(zhuǎn)力矩相等力矩與彈簧的扭轉(zhuǎn)力矩相等時，線圈停止轉(zhuǎn)動；且有時，線圈停止轉(zhuǎn)動；且有II，因此由電流表指針

12、的，因此由電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度可得電流大小，且偏轉(zhuǎn)角度可得電流大小，且電流表刻度是均勻的。電流表刻度是均勻的。16一、洛侖茲力一、洛侖茲力磁場對運動電荷的作用力磁場對運動電荷的作用力1 1、大?。骸⒋笮。篎 F洛洛=Bqv=Bqv（v v為電荷相對為電荷相對B B的速度）的速度）當(dāng)當(dāng)BvBv時，電荷不受洛侖茲力時，電荷不受洛侖茲力當(dāng)當(dāng)BvBv時，電荷所受洛侖茲力最大時，電荷所受洛侖茲力最大當(dāng)當(dāng)B B與與v v成成角時，角時，F(xiàn) F洛洛=Bqvsin=Bqvsin2 2、方向：用左手定則判斷、方向：用左手定則判斷F洛洛+v注意：注意：四指的方向為正電荷的運動方向，或負電荷運動的反方向。四指的方向

13、為正電荷的運動方向，或負電荷運動的反方向。3 3、特點：洛侖茲力始終與電荷運動方向垂直，只改變速度的方、特點：洛侖茲力始終與電荷運動方向垂直，只改變速度的方向，而不改變速度的大小，所以洛侖茲力不做功。向，而不改變速度的大小，所以洛侖茲力不做功。4 4、洛侖茲力與安培力的關(guān)系、洛侖茲力與安培力的關(guān)系洛侖茲力是安培力的微觀表現(xiàn)，安培力是洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)洛侖茲力是安培力的微觀表現(xiàn)，安培力是洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)步步高步步高P P183183應(yīng)用應(yīng)用1-11-1172 2、運動方向與磁場方向垂直，做勻速圓周運動、運動方向與磁場方向垂直，做勻速圓周運動洛侖茲力提供向心力洛侖茲力提供向心力2224Trmrv

14、mBqv軌道半徑：軌道半徑：qmUBBqmEBqpBqmvrk212BqmvrT 22 周期：周期：與與v v、r r無關(guān)無關(guān)二、帶電粒子（不計重力）在勻強磁場中的運動二、帶電粒子（不計重力）在勻強磁場中的運動1 1、運動方向與磁場方向平行，做勻速直線運動、運動方向與磁場方向平行，做勻速直線運動圓心、半徑、運動時間的確定圓心、半徑、運動時間的確定圓心的確定圓心的確定a a、兩個速度方向垂直線的交點。、兩個速度方向垂直線的交點。（常用在有界磁場的入射與出射（常用在有界磁場的入射與出射方向已知的情況下）方向已知的情況下）隨堂：隨堂：步步高步步高P P184184應(yīng)用應(yīng)用2-12-1VO18b b、

15、一個速度方向的垂直線和、一個速度方向的垂直線和一條弦的中垂線的交點一條弦的中垂線的交點O O半徑的確定半徑的確定應(yīng)用幾何知識來確定！應(yīng)用幾何知識來確定！運動時間：運動時間：TTt 23600 vvoc c、粒子在磁場中運動的角度關(guān)系、粒子在磁場中運動的角度關(guān)系例例1 1、如圖所示帶正電的粒子以速度如圖所示帶正電的粒子以速度v v垂直垂直磁場邊界進入勻強磁場，試分析粒子的運磁場邊界進入勻強磁場，試分析粒子的運動情況。動情況。vv若粒子進入磁場的速度方向與邊界成若粒子進入磁場的速度方向與邊界成 角，則運動情況又將如何？角，則運動情況又將如何？( (單邊界單邊界) )19應(yīng)用應(yīng)用1 1：（20012

16、001上海物理）上海物理）如圖所示，如圖所示，在在y0y0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場方的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場方向垂直于向垂直于xyxy平面并指向紙面外，磁感應(yīng)平面并指向紙面外，磁感應(yīng)強度為強度為B B。一帶正電的粒子以速度。一帶正電的粒子以速度v v0 0從從O O點射入磁場，入射方向在點射入磁場，入射方向在xyxy平面內(nèi)，與平面內(nèi)，與x x軸正向的夾角為軸正向的夾角為。若粒子射出磁場。若粒子射出磁場時的位置與時的位置與O O點的距離為點的距離為L L，求該粒子的，求該粒子的電量和質(zhì)量之比電量和質(zhì)量之比q/mq/m。 yxOB2:2:（19991999年全國）年全國）一個負離子，質(zhì)量為一個

17、負離子，質(zhì)量為m m，電，電量大小為量大小為q q，以速率，以速率v v垂直于屏垂直于屏S S經(jīng)過小孔經(jīng)過小孔O O射射入存在著勻強磁場的真空室中，如圖所示。入存在著勻強磁場的真空室中，如圖所示。磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B B的方向與離子的運動方向垂直，的方向與離子的運動方向垂直，并垂直于圖中紙面向里并垂直于圖中紙面向里. .（1 1）求離子進入磁場后到達屏）求離子進入磁場后到達屏S S上時的位置上時的位置與與O O點的距離點的距離. .（2 2）如果離子進入磁場后經(jīng)過時間）如果離子進入磁場后經(jīng)過時間t t到達位到達位置置P P，證明，證明: :直線直線OPOP與離子入射方向之間的夾與離子入射方向

18、之間的夾角角跟跟t t的關(guān)系是的關(guān)系是=qBt/2m=qBt/2m。20例例2 2、垂直紙面向外的勻強磁場僅限于垂直紙面向外的勻強磁場僅限于寬度為寬度為d d的條形區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強度為的條形區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強度為B B一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m m、電量為、電量為q q的粒子以一的粒子以一定的速度垂直于磁場邊界方向從定的速度垂直于磁場邊界方向從a a點垂點垂直飛入磁場區(qū)，如圖所示，當(dāng)它飛離直飛入磁場區(qū)，如圖所示，當(dāng)它飛離磁場區(qū)時，運動方向偏轉(zhuǎn)磁場區(qū)時，運動方向偏轉(zhuǎn)角試求角試求粒子的運動速度粒子的運動速度v v以及在磁場中運動的以及在磁場中運動的時間時間t t( (雙邊界雙邊界) )21應(yīng)用：應(yīng)用：（

19、20042004天津理綜）天津理綜）釷核釷核 發(fā)生衰變生成鐳核發(fā)生衰變生成鐳核 并并放出一個粒子。設(shè)該粒子的質(zhì)量為放出一個粒子。設(shè)該粒子的質(zhì)量為m m、電荷量為、電荷量為q q，它進入電勢，它進入電勢差為差為U U的帶窄縫的平行平板電極的帶窄縫的平行平板電極S S1 1和和S S2 2間電場時，其速度為間電場時，其速度為v v0 0，經(jīng)電場加速后，沿經(jīng)電場加速后，沿0 x0 x方向進入磁感應(yīng)強度為方向進入磁感應(yīng)強度為B B、方向垂直紙面向、方向垂直紙面向外的有界勻強磁場，外的有界勻強磁場，oxox垂直平板電極垂直平板電極S S2 2，當(dāng)粒子從，當(dāng)粒子從p p點離開磁場點離開磁場時，其速度方向與

20、時，其速度方向與oxox方向的夾角方向的夾角=60=60，如圖所示，整個裝置，如圖所示，整個裝置處于真空中。處于真空中。（1 1）寫出釷核衰變方程；）寫出釷核衰變方程；（2 2）求粒子在磁場中沿圓弧運動的軌道半徑）求粒子在磁場中沿圓弧運動的軌道半徑R R；（3 3）求粒子在磁場中運動所用時間）求粒子在磁場中運動所用時間t t。Th23090Ra2268822例例3 3、步步高步步高P P184 184 例例1 1 （圓形邊界）（圓形邊界）例例4 4、步步高步步高P P184 184 例例2 2 （矩形邊界）（矩形邊界）應(yīng)用應(yīng)用: :（20022002全國理綜）全國理綜）電視機的顯像管中，電子束

21、的偏轉(zhuǎn)是電視機的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為U U的加速電場后，進的加速電場后，進入一圓形勻強磁場區(qū)，如圖所示。磁場方向垂直于圓面。磁場入一圓形勻強磁場區(qū)，如圖所示。磁場方向垂直于圓面。磁場區(qū)的中心為區(qū)的中心為O O，半徑為，半徑為r r。當(dāng)不加磁場時，電子束將通過。當(dāng)不加磁場時，電子束將通過O O點而點而打到屏幕的中心打到屏幕的中心M M點。為了讓電子束射到屏幕邊緣點。為了讓電子束射到屏幕邊緣P P，需要加磁，需要加磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度場，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，此時磁場的磁感應(yīng)強度，此時磁場的磁感應(yīng)強度B B應(yīng)應(yīng)為

22、多少？為多少？ 23例例5 5：如圖所示，在一環(huán)行區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強如圖所示，在一環(huán)行區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強磁場，在圓心磁場，在圓心O O點處有一靜止的鐳核點處有一靜止的鐳核( (2262268888Ra)Ra)，鐳核，鐳核 ( (2262268888Ra)Ra)放出一個粒子后變成氡核放出一個粒子后變成氡核( (2222228686Rn)Rn)，已知鐳核在衰變過程中有，已知鐳核在衰變過程中有5.655.651010-12-12J J能量轉(zhuǎn)化為它們的動能。粒子進入磁場后受到洛能量轉(zhuǎn)化為它們的動能。粒子進入磁場后受到洛侖茲力的大小為侖茲力的大小為2.222.221010-11-

23、11N N。 (1)(1)試寫出鐳核衰變成氡核的核反應(yīng)方程試寫出鐳核衰變成氡核的核反應(yīng)方程 (2)(2)分別求出粒子和氡核的動能分別求出粒子和氡核的動能 (3)(3)分別求出粒子和氡核進入磁場后的偏轉(zhuǎn)半徑分別求出粒子和氡核進入磁場后的偏轉(zhuǎn)半徑 (4)(4)若內(nèi)圓半徑若內(nèi)圓半徑r=1.2mr=1.2m，要使它們不飛出外圓，外圓的最小，要使它們不飛出外圓，外圓的最小半徑必須為多大半徑必須為多大? ?（圓環(huán)形邊界）（圓環(huán)形邊界）例例6 6、洛侖茲力作用下的非勻速洛侖茲力作用下的非勻速圓周運動。圓周運動。步步高步步高P P185185例例3 324例例1 1、如圖所示，在如圖所示，在x x軸上方有軸上

24、方有垂直于垂直于xOy平面向里的勻強磁平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為場，磁感應(yīng)強度為B B；在；在x x軸下軸下方有沿方有沿y y軸負方向的勻強電場，軸負方向的勻強電場，場強為場強為E.E.一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m，電量為，電量為- -q q的粒子從坐標(biāo)原點的粒子從坐標(biāo)原點O O沿著沿著y y軸軸正方向射出正方向射出. .射出之后第三次射出之后第三次到達到達x x軸時，它與點軸時，它與點O O的距離為的距離為L.L.求此粒子射出時的速度求此粒子射出時的速度v v和和運動的總路程運動的總路程s s（不計重力）（不計重力）. . 1 1、復(fù)合場是指電場、磁場、重力場并存，或其中某兩種場并存，、復(fù)合

25、場是指電場、磁場、重力場并存，或其中某兩種場并存，帶電粒子在這些場中運動時要考慮電場力、洛侖茲力和重力或其帶電粒子在這些場中運動時要考慮電場力、洛侖茲力和重力或其中某兩種力的作用。中某兩種力的作用。2 2、帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題實際上是一個力學(xué)問題。應(yīng)、帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題實際上是一個力學(xué)問題。應(yīng)根據(jù)研究力學(xué)問題的思路運用力學(xué)規(guī)律求解。根據(jù)研究力學(xué)問題的思路運用力學(xué)規(guī)律求解。25例例2 2、如圖，在如圖，在xoyxoy平面內(nèi)，第平面內(nèi)，第I I象象限內(nèi)有勻強電場，場強大小為限內(nèi)有勻強電場，場強大小為E E，方向沿方向沿y y軸正方向，在軸正方向，在x x軸正下方軸正下方有勻強磁場

26、，磁感應(yīng)強度大小為有勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B B，方向垂直紙面向里，今有一質(zhì)量方向垂直紙面向里，今有一質(zhì)量為為m m，電量為，電量為e e的電子（不計重的電子（不計重力），從力），從y y軸上的軸上的P P點以初速度點以初速度v v0 0垂直于電場方向進入電場，經(jīng)電垂直于電場方向進入電場，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，沿著與場偏轉(zhuǎn)后，沿著與x x軸成軸成45450 0進入進入磁場，并能返回原出發(fā)點磁場，并能返回原出發(fā)點P P。（1 1）說明電子的運動情況，并作）說明電子的運動情況，并作出電子運動軌跡的示意圖；出電子運動軌跡的示意圖；（2 2）求）求P P點離坐標(biāo)原點的距離點離坐標(biāo)原點的距離h h；（3 3

27、）電子從）電子從P P點出發(fā)經(jīng)過多長時點出發(fā)經(jīng)過多長時間第一次返回到間第一次返回到P P點？點？E EB Bx xy yo ov v0 0P P45045026例例3 3、如圖，兩個共軸的圓如圖，兩個共軸的圓筒形金屬電極，外電極接地，筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫的四條狹縫a a、b b、c c和和d d，外，外筒的外半徑為筒的外半徑為r r0 0. .在圓筒之在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場，磁感軸線方向的均勻磁場，磁感應(yīng)強度的大小為應(yīng)強度的大小為B B. .在兩極間在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間

28、的加上電壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場. .一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m、帶電量為、帶電量為+ +q q的的粒子，從緊靠內(nèi)筒且正對狹粒子，從緊靠內(nèi)筒且正對狹縫縫a a的的S S點出發(fā)，初速為零點出發(fā)，初速為零. .當(dāng)該粒子經(jīng)過一段時間的運當(dāng)該粒子經(jīng)過一段時間的運動之后恰好又回到出發(fā)點動之后恰好又回到出發(fā)點S S，則兩電極之間的電壓則兩電極之間的電壓U U應(yīng)是應(yīng)是多少多少? ?（不計重力，整個裝（不計重力，整個裝置在真空中置在真空中. .） oabcd+qs27例例4 4、如圖所示，在相互垂直的如圖所示，在相互垂直的水平勻強電場和水平勻強磁場水平勻強電場和水平勻強磁

29、場中，有一豎直固定絕緣桿中，有一豎直固定絕緣桿MNMN，小球小球P P套在桿上，已知套在桿上，已知P P的質(zhì)量的質(zhì)量為為m m，電量為，電量為q q, ,P P與桿間的動摩與桿間的動摩擦因數(shù)為擦因數(shù)為，電場強度為，電場強度為E E，磁，磁感應(yīng)強度為感應(yīng)強度為B B，小球由靜止起開，小球由靜止起開始下滑，設(shè)電場、磁場區(qū)域足始下滑，設(shè)電場、磁場區(qū)域足夠大，桿足夠長，求：夠大，桿足夠長，求：（1 1）當(dāng)下滑加速度為最大加速）當(dāng)下滑加速度為最大加速度一半時的速度度一半時的速度. .（2 2）當(dāng)下滑速度為最大下滑速）當(dāng)下滑速度為最大下滑速度一半時的加速度度一半時的加速度 隨堂：隨堂：步步高步步高P P1

30、88188 例例1 1、例、例2 2、例、例3 3283 3、帶電粒子在復(fù)合場中運動的典型問題、帶電粒子在復(fù)合場中運動的典型問題29例：例：（20012001年全國理綜）年全國理綜）下圖是測量帶電粒子質(zhì)量的儀器工作原下圖是測量帶電粒子質(zhì)量的儀器工作原理示意圖，設(shè)法使某有機化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖中所示的容器理示意圖，設(shè)法使某有機化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖中所示的容器A A中，使它使受到電子束轟擊，失去一個電子變成為正一價的分中，使它使受到電子束轟擊，失去一個電子變成為正一價的分子離子。子離子。分子離子從狹縫分子離子從狹縫s s1 1以很小的速度進入電壓以很小的速度進入電壓U U的加速電場區(qū)（初速的加

31、速電場區(qū)（初速不計），加速后，再通過狹縫不計），加速后，再通過狹縫s s2 2、s s3 3 射入磁感強度為射入磁感強度為B B的勻強磁的勻強磁場，方向垂直于磁場區(qū)的界面場，方向垂直于磁場區(qū)的界面PQPQ。最后，分子離子打到感光片上，。最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面且平行于狹縫形成垂直于紙面且平行于狹縫s s3 3的細線，若測得細線到狹縫的細線，若測得細線到狹縫s s3 3的的距離為距離為d d，導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量，導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量m m的表達式。的表達式。PAd UBS1S2S3感光片感光片 30任何一個存在正交電場的磁場的空間都可看作速度選擇器任何一個存在正交電場的磁場的空間

32、都可看作速度選擇器速度選擇器只選擇速度而不選擇粒子的種類，只要速度選擇器只選擇速度而不選擇粒子的種類，只要v=E/Bv=E/B，粒，粒子就能沿直線勻速通過選擇器，而與粒子的電性、電荷量、質(zhì)子就能沿直線勻速通過選擇器，而與粒子的電性、電荷量、質(zhì)量無關(guān)。（不計重力）量無關(guān)。（不計重力）如圖所示，在平行金屬板間有勻強電場和勻強磁場，方向如圖，如圖所示，在平行金屬板間有勻強電場和勻強磁場，方向如圖，有一束正電荷沿中心線方向水平射入，卻分成三束分別由有一束正電荷沿中心線方向水平射入，卻分成三束分別由a a、b b、c c三點射出，問可以確定的是這三束帶電粒子的什么物理量不相三點射出，問可以確定的是這三束

33、帶電粒子的什么物理量不相同同?(?(重力不計重力不計) )31例：例：(2004(2004江蘇物理江蘇物理) )湯姆生用來測定電子的比荷湯姆生用來測定電子的比荷( (電子的電荷量電子的電荷量與質(zhì)量之比與質(zhì)量之比) )的實驗裝置如圖所示，真空管內(nèi)的陰極的實驗裝置如圖所示，真空管內(nèi)的陰極K K發(fā)出的電發(fā)出的電子子( (不計初速、重力和電子間的相互作用不計初速、重力和電子間的相互作用) )經(jīng)加速電壓加速后，經(jīng)加速電壓加速后，穿過穿過AA中心的小孔沿中心軸中心的小孔沿中心軸O O1 1O O的方向進入到兩塊水平正對放置的方向進入到兩塊水平正對放置的平行極板的平行極板P P和和PP間的區(qū)域當(dāng)極板間不加偏

34、轉(zhuǎn)電壓時，電子束間的區(qū)域當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時，電子束打在熒光屏的中心打在熒光屏的中心O O點處，形成了一個亮點；加上偏轉(zhuǎn)電壓點處，形成了一個亮點；加上偏轉(zhuǎn)電壓U U后，后，亮點偏離到亮點偏離到OO點，點，(O(O與與O O點的豎直間距為點的豎直間距為d d，水平間距可忽略不，水平間距可忽略不計此時，在計此時，在P P和和PP間的區(qū)域，再加上一個方向垂直于紙面向里間的區(qū)域，再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場調(diào)節(jié)磁場的強弱，當(dāng)磁感應(yīng)強度的大小為的勻強磁場調(diào)節(jié)磁場的強弱，當(dāng)磁感應(yīng)強度的大小為B B時，亮?xí)r，亮點重新回到點重新回到O O點已知極板水平方向的長度為點已知極板水平方向的長度為L L1

35、 1，極板間距為，極板間距為b b，極板右端到熒光屏的距離為極板右端到熒光屏的距離為L L2 2( (如圖所示如圖所示) ) (1)(1)求打在熒光屏求打在熒光屏O O點的電子速度的大小。點的電子速度的大小。 (2)(2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達式推導(dǎo)出電子的比荷的表達式32回回旋旋加加速速器器步步高步步高P P188188 應(yīng)用應(yīng)用2-1 P2-1 P190190第第1 1、4 4題；題；33磁流體發(fā)電機、電磁流量計、霍爾效應(yīng)（磁強計）磁流體發(fā)電機、電磁流量計、霍爾效應(yīng)（磁強計）磁流體發(fā)電機磁流體發(fā)電機進入磁場的粒子帶正、負電荷進入磁場的粒子帶正、負電荷當(dāng)當(dāng)Eq=BqvEq=Bqv時兩板間電勢

36、差達到最大時兩板間電勢差達到最大電磁流量計電磁流量計流動的導(dǎo)電液體含有正、負離子流動的導(dǎo)電液體含有正、負離子U=BdvU=Bdv流量指單位時間內(nèi)流過的體積：流量指單位時間內(nèi)流過的體積：Q=SvQ=Sv當(dāng)液體內(nèi)的自由電荷所受電場力與洛當(dāng)液體內(nèi)的自由電荷所受電場力與洛侖茲力相等時，侖茲力相等時，a a、b b間的電勢差穩(wěn)定。間的電勢差穩(wěn)定。步步高步步高P P189189例例4 4霍爾效應(yīng)（磁強計）霍爾效應(yīng)（磁強計）導(dǎo)體中通過電流時，在運動的電荷導(dǎo)體中通過電流時，在運動的電荷為電子，帶負電；為電子，帶負電；當(dāng)電子所受電場力與洛侖茲力相等當(dāng)電子所受電場力與洛侖茲力相等時，導(dǎo)體上、下側(cè)電勢差穩(wěn)定。時，導(dǎo)

37、體上、下側(cè)電勢差穩(wěn)定。34（20002000全國）全國）如圖所示，厚度為如圖所示，厚度為h h、寬度為、寬度為d d 的導(dǎo)體板放在垂直于的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為它的磁感應(yīng)強度為B B的勻強磁場中。當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體的勻強磁場中。當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面板的上側(cè)面A A和下側(cè)面和下側(cè)面AA之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實驗表明，當(dāng)磁場不太強時，電勢差效應(yīng)。實驗表明，當(dāng)磁場不太強時，電勢差U U、電流、電流 I I 和和 B B 的關(guān)的關(guān)系為系為 U=KIB/d,U=KIB/d,式中的比例系數(shù)式中的比例系數(shù)K K稱為霍爾系數(shù)。霍爾效應(yīng)可解釋稱為霍爾系數(shù)?；魻栃?yīng)可解釋如下：外部磁場的洛侖茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，如下：外部磁場的洛侖茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場對電在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場對電子施加與洛侖茲力方向相反的靜電力。當(dāng)靜電子與洛侖茲力達到子施加與洛侖茲力方向相反的靜電力。當(dāng)靜電子與洛侖茲力達到平衡時，導(dǎo)體上下兩側(cè)之間就會