第五節(jié)洛侖茲力應(yīng)用

1、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀回旋加速器回旋加速器 速度選擇器速度選擇器磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電機(jī)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)組合場(chǎng)組合場(chǎng)(電場(chǎng)與磁場(chǎng)）電場(chǎng)與磁場(chǎng)）疊加場(chǎng)疊加場(chǎng)1、電場(chǎng)與磁場(chǎng)、電場(chǎng)與磁場(chǎng)2、電場(chǎng)與磁場(chǎng)、重力場(chǎng)、電場(chǎng)與磁場(chǎng)、重力場(chǎng)1、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)2、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)3、曲速運(yùn)動(dòng)、曲速運(yùn)動(dòng)組合場(chǎng)組合場(chǎng)(電場(chǎng)與磁場(chǎng)電場(chǎng)與磁場(chǎng)）一一 質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀UAS1S2S3DO 讓帶電粒子先后經(jīng)過電場(chǎng)的加速作用和磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)作用讓帶電粒子先后經(jīng)過電場(chǎng)的加速作用和磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)作用,從而從而能將各種元素的同位素進(jìn)行分離并能測(cè)量其質(zhì)量的一種磁學(xué)儀能

2、將各種元素的同位素進(jìn)行分離并能測(cè)量其質(zhì)量的一種磁學(xué)儀器器, 稱為質(zhì)譜儀稱為質(zhì)譜儀.在加速電場(chǎng)中，據(jù)動(dòng)能定理，有在加速電場(chǎng)中，據(jù)動(dòng)能定理，有) 1.(0221mvqU)2.(12mqUv ）解得：由（粒子在磁場(chǎng)中，作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有粒子在磁場(chǎng)中，作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有)3.(2rvmBqv qmBUqBmUqBmvr2222由（由（2）（）（3）聯(lián)立）聯(lián)立, 解得解得1. 結(jié)構(gòu)（見教材結(jié)構(gòu)（見教材99頁）頁）二、加速器二、加速器n（一）、直線加速器（一）、直線加速器U1U2U3U4圓筒間圓筒間加速加速圓筒內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)，圓圓筒內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)，圓筒逐級(jí)加長(zhǎng)筒逐級(jí)加長(zhǎng)思考：直線加速器有何缺點(diǎn)？思考：直線加速器有

3、何缺點(diǎn)？1. 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： （見教材（見教材101頁）頁）D型金屬扁盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)型金屬扁盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中中兩個(gè)兩個(gè)D型金屬扁盒與高頻交變電源相連型金屬扁盒與高頻交變電源相連兩兩D型盒相隔一狹縫作為加速電場(chǎng)區(qū)型盒相隔一狹縫作為加速電場(chǎng)區(qū)E兩兩D型金屬扁盒狹縫中央放有粒子源型金屬扁盒狹縫中央放有粒子源S, 產(chǎn)生有待加速的帶產(chǎn)生有待加速的帶電粒子電粒子.二）回旋加速器二）回旋加速器2. 幾個(gè)相關(guān)問題的討論：幾個(gè)相關(guān)問題的討論：A0A1A1A3A5A3A5A2A4A6A2A4A6v0v1v3v5v2v4v61) 頻率條件：頻率條件： 帶電粒子在一個(gè)帶電粒子在一個(gè)D型盒內(nèi)做半圓型盒內(nèi)做半圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)

4、狹縫時(shí)周運(yùn)動(dòng)到達(dá)狹縫時(shí),必須趕上交變電必須趕上交變電壓也經(jīng)歷半個(gè)周期的變化壓也經(jīng)歷半個(gè)周期的變化,以保證粒以保證粒子在到達(dá)狹縫時(shí)總是遇到加速電場(chǎng)子在到達(dá)狹縫時(shí)總是遇到加速電場(chǎng). 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的周期帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的周期 T= 2 m / Bq 要實(shí)現(xiàn)粒子總被加速要實(shí)現(xiàn)粒子總被加速,則有高頻交變電壓的周期等于粒子在磁場(chǎng)中則有高頻交變電壓的周期等于粒子在磁場(chǎng)中的周期即的周期即: T電電= T磁磁 = 2 m / Bqf電電= f磁磁 = Bq / 2 m 2. 工作原理：工作原理：2) 回旋加速器加速粒子的最大半徑、最大速度、最大能回旋加速器加速粒子的最大半徑、最大速度、最大能量量 設(shè)

5、設(shè)D型盒的半徑為型盒的半徑為R.EKmax = mvmax2/2 = q2 B 2R2/2m 因?yàn)橐驗(yàn)閒 = Bq / 2 m Rmax=R 故故: EKmax = 2 2m f2 R2引出的粒子速度為引出的粒子速度為Vmax=RBq/ m3)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t磁磁在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t電電,設(shè)加速電壓恒設(shè)加速電壓恒為為U，加速次數(shù)為，加速次數(shù)為n,狹縫距離為狹縫距離為d.t磁磁=nT/2 n= q B 2R2/2mut電電=2nd/vmax3特點(diǎn)：特點(diǎn)：帶電粒子在兩帶電粒子在兩D D形盒中回旋周期等于兩盒狹縫之間高頻形盒中回旋周期等于兩盒狹縫之間高頻電場(chǎng)的變化周期

6、，與帶電粒子的速度無關(guān)。電場(chǎng)的變化周期，與帶電粒子的速度無關(guān)。 當(dāng)當(dāng)加速電壓恒為加速電壓恒為U，將帶電粒子在兩盒狹縫之間的運(yùn)將帶電粒子在兩盒狹縫之間的運(yùn)動(dòng)首尾相連起來是一個(gè)初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。動(dòng)首尾相連起來是一個(gè)初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。對(duì)于同一回旋加速器，其粒子回旋的最大半徑對(duì)于同一回旋加速器，其粒子回旋的最大半徑R R是相同是相同的。粒子最后的速度也相同，由此可見加速器的能量取決的。粒子最后的速度也相同，由此可見加速器的能量取決于于D D形盒的大小和磁場(chǎng)強(qiáng)弱，與交變電場(chǎng)無關(guān)。形盒的大小和磁場(chǎng)強(qiáng)弱，與交變電場(chǎng)無關(guān)。練習(xí)：練習(xí)： 如圖所示，電場(chǎng)強(qiáng)度為如圖所示，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，

7、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為，一質(zhì)量為m,電電量為量為-q的帶電粒子，在坐標(biāo)原點(diǎn)以一定速度沿的帶電粒子，在坐標(biāo)原點(diǎn)以一定速度沿Y軸正方向進(jìn)入磁場(chǎng)軸正方向進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，射出之后，第五次到達(dá)區(qū)域，射出之后，第五次到達(dá)x軸時(shí)它與原點(diǎn)軸時(shí)它與原點(diǎn)O的距離為的距離為L(zhǎng) （重力不（重力不計(jì)）計(jì)）xyovEB2.試求粒子從原點(diǎn)到擊中試求粒子從原點(diǎn)到擊中P點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)時(shí)間.1.試求粒子的速度。試求粒子的速度。3.試此粒子運(yùn)動(dòng)的總路程試此粒子運(yùn)動(dòng)的總路程例例.如圖所示，在如圖所示，在xOy平面內(nèi)的第平面內(nèi)的第象限中有沿象限中有沿y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為場(chǎng)強(qiáng)大小為E在第在第I和第和第II象限有勻強(qiáng)磁場(chǎng)

8、，方向垂直于坐標(biāo)平面象限有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于坐標(biāo)平面向里有一個(gè)質(zhì)量為向里有一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為，電荷量為e的電子，從的電子，從y軸的軸的P點(diǎn)以初速度點(diǎn)以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)（不計(jì)電子所受重力），經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)（不計(jì)電子所受重力），經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，沿著與沿著與x軸負(fù)方向成軸負(fù)方向成450角進(jìn)入磁場(chǎng)，并能返回到原出發(fā)點(diǎn)角進(jìn)入磁場(chǎng)，并能返回到原出發(fā)點(diǎn)P.(1)簡(jiǎn)要說明電子的運(yùn)動(dòng)情況，并畫出電子運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖；簡(jiǎn)要說明電子的運(yùn)動(dòng)情況，并畫出電子運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖；(2)求求P點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離；點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離；(3)電子從電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間再次返回點(diǎn)出發(fā)經(jīng)

9、多長(zhǎng)時(shí)間再次返回P點(diǎn)。點(diǎn)。(一一) 電場(chǎng)、磁場(chǎng)在同一電場(chǎng)、磁場(chǎng)在同一 空間空間 設(shè)入設(shè)粒子帶正電，因?yàn)榱Ｗ幼鲎髦本€設(shè)入設(shè)粒子帶正電，因?yàn)榱Ｗ幼鲎髦本€運(yùn)動(dòng)，則：運(yùn)動(dòng)，則： BqV = qE 即：即： V = E/B 若粒子帶負(fù)電，若粒子帶負(fù)電，V = E/B，還能通過場(chǎng)區(qū)嗎？，還能通過場(chǎng)區(qū)嗎？VqEBqV 在電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交的區(qū)域中，當(dāng)速度滿足在電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交的區(qū)域中，當(dāng)速度滿足V = E/B時(shí)，即可做勻時(shí)，即可做勻速直線運(yùn)動(dòng)，穿過場(chǎng)區(qū)，而被選擇出來，這樣的儀器叫做粒子速度速直線運(yùn)動(dòng)，穿過場(chǎng)區(qū)，而被選擇出來，這樣的儀器叫做粒子速度選擇器選擇器.理解注意理解注意: 粒子速度選擇器選擇的粒子的速度而不

10、選擇電性粒子速度選擇器選擇的粒子的速度而不選擇電性.電量，電量，只能單方向射入只能單方向射入疊加場(chǎng)疊加場(chǎng)1.速度選擇器速度選擇器練習(xí)：練習(xí)：欲使一帶電粒子以一定速度做直線運(yùn)動(dòng)欲使一帶電粒子以一定速度做直線運(yùn)動(dòng),在空間可以怎樣在空間可以怎樣施加電場(chǎng)和磁場(chǎng)施加電場(chǎng)和磁場(chǎng)?VPEBVPEBVPEBVPEBVPEBABCDABC 2.磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電機(jī)等離子體+-+-+-VPB負(fù)載Rd 將一束等離子體將一束等離子體( (即高溫下電離的氣體即高溫下電離的氣體, ,含有大量的帶正電含有大量的帶正電和帶負(fù)電的微粒和帶負(fù)電的微粒, ,從整體來說呈中性從整體來說呈中性),),噴射入磁場(chǎng)噴射入磁場(chǎng), ,磁場(chǎng)

11、中有兩磁場(chǎng)中有兩塊平行金屬板塊平行金屬板. .在洛侖茲力作用下在洛侖茲力作用下, ,離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)離子發(fā)生偏轉(zhuǎn), ,使金屬板上聚集電荷使金屬板上聚集電荷, ,產(chǎn)生電場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng), , 形形成電壓成電壓. . 等離子體+-+-+-VPB負(fù)載Rd 設(shè)設(shè)ABAB板間電壓為板間電壓為U, U, 間距為間距為d ,d ,據(jù)電學(xué)知識(shí)據(jù)電學(xué)知識(shí),A,A、B B極板間的電場(chǎng)極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)度E=U/d. E=U/d. 設(shè)離子速度為設(shè)離子速度為V. V. 離子在復(fù)合場(chǎng)中必然同時(shí)受到電場(chǎng)離子在復(fù)合場(chǎng)中必然同時(shí)受到電場(chǎng)力力qEqE和洛侖茲力和洛侖茲力BqV. BqV. 當(dāng)當(dāng)qE BqV qEUb 電勢(shì)電勢(shì)UbUa 僅

12、電流增大時(shí)，僅電流增大時(shí)， 增大增大其它條件不變，將銅板改為其它條件不變，將銅板改為NaCl的水溶液時(shí)，電勢(shì)的水溶液時(shí)，電勢(shì)UbUaA只有正確只有正確 B正確正確 C 正確正確 D正確正確baUU B 例在圖中虛線所示的區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)場(chǎng)取坐標(biāo)如例在圖中虛線所示的區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)場(chǎng)取坐標(biāo)如圖一帶電粒子沿圖一帶電粒子沿X軸正方向進(jìn)入此區(qū)域，在穿過此區(qū)域的過程軸正方向進(jìn)入此區(qū)域，在穿過此區(qū)域的過程中運(yùn)動(dòng)方向始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn)不計(jì)重力的影響，電場(chǎng)強(qiáng)度中運(yùn)動(dòng)方向始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn)不計(jì)重力的影響，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁和磁感應(yīng)強(qiáng)度感應(yīng)強(qiáng)度B的方向可能是的方向可能是( ) A.E和和B都沿都沿X軸方向軸方向

13、B.E沿沿y軸正向，軸正向，B沿沿z軸正向軸正向 C.E沿沿Z軸正向，軸正向，B沿沿y軸正向軸正向 D.E、B都沿都沿z軸方向軸方向AB例例. 如圖所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎如圖所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一帶電粒子直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一帶電粒子a（不計(jì)重力）以一定的初速度由（不計(jì)重力）以一定的初速度由左邊界的左邊界的O點(diǎn)射入磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的點(diǎn)射入磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）穿出。若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變，點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）穿出。若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變，另一個(gè)

14、同樣的粒子另一個(gè)同樣的粒子b（不計(jì)重力）仍以相同初速度由（不計(jì)重力）仍以相同初速度由O點(diǎn)射入，從點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子區(qū)域右邊界穿出，則粒子b（ ）A穿出位置一定在穿出位置一定在O點(diǎn)下方點(diǎn)下方 B穿出位置一定在穿出位置一定在O點(diǎn)上方點(diǎn)上方C運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電場(chǎng)中的電勢(shì)能一定減小運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電場(chǎng)中的電勢(shì)能一定減小 D在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定減小在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定減小CEBM解題注意：解題注意：帶電小球在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)中做勻速圓帶電小球在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，通常情況下有：重力與電場(chǎng)力平衡，洛倫茲力周運(yùn)動(dòng)，通常情況下有：重力與電場(chǎng)力平衡，洛倫茲力提供向心力。提供向心力。1

15、、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)已知質(zhì)量為已知質(zhì)量為m的帶電液滴，以速度的帶電液滴，以速度v射入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)射入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和和勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，液滴在此空間剛好能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，液滴在此空間剛好能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。如圖。如圖33所示。求：所示。求：(1)液滴在空間受到幾個(gè)力作用；液滴在空間受到幾個(gè)力作用；(2)液滴帶電荷量及電性；液滴帶電荷量及電性；(3)液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑多大液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑多大？圖33解析解析(1)由于是帶電液滴，它必須受重力，又處于電磁復(fù)合由于是帶電液滴，它必須受重力，又處于電磁復(fù)合場(chǎng)中，還應(yīng)受到電場(chǎng)力及洛倫茲力共

16、三個(gè)力作用。場(chǎng)中，還應(yīng)受到電場(chǎng)力及洛倫茲力共三個(gè)力作用。(2)因液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故必須滿足重力與電場(chǎng)力平衡，所因液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故必須滿足重力與電場(chǎng)力平衡，所以液滴應(yīng)帶負(fù)電，電荷量由以液滴應(yīng)帶負(fù)電，電荷量由mgqE，求得：，求得：qmg/E(3)盡管液滴受三個(gè)力，但合力為洛倫茲力，所以仍可用半徑公盡管液滴受三個(gè)力，但合力為洛倫茲力，所以仍可用半徑公式式Rmv/qB，把電荷量代入可得：，把電荷量代入可得：REv/qB。例如圖所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向例如圖所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。一帶電粒子由水平向右，磁場(chǎng)方

17、向垂直紙面向里。一帶電粒子由a點(diǎn)進(jìn)入電磁場(chǎng)點(diǎn)進(jìn)入電磁場(chǎng)并剛好能沿并剛好能沿ab直線向上運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是直線向上運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是 ( )A微粒一定帶負(fù)電微粒一定帶負(fù)電 B微粒動(dòng)能一定減少微粒動(dòng)能一定減少C微粒的電勢(shì)能一定增加微粒的電勢(shì)能一定增加 D微粒的機(jī)械能一定增加微粒的機(jī)械能一定增加mgAD2、做直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)不受軌道約束，則一定做勻速直線運(yùn)、做直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)不受軌道約束，則一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)例地面附近空間中存在著水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知例地面附近空間中存在著水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，一個(gè)帶電油滴沿著一條與豎直方向成磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，

18、一個(gè)帶電油滴沿著一條與豎直方向成角的直線角的直線MN運(yùn)動(dòng)如圖，由此可判斷運(yùn)動(dòng)如圖，由此可判斷 A如果油滴帶正電，它是從如果油滴帶正電，它是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)點(diǎn)B如果油滴帶正電，它是從如果油滴帶正電，它是從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)點(diǎn)C如果水平電場(chǎng)方向向左，油滴是從如果水平電場(chǎng)方向向左，油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)點(diǎn)D如果水平電場(chǎng)方向向右，油滴是從如果水平電場(chǎng)方向向右，油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)點(diǎn)mgEEmgA C例如圖所示，虛線間空間存在由勻強(qiáng)電場(chǎng)例如圖所示，虛線間空間存在由勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B組成的正交或平行的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，有一個(gè)帶正電小球組成的正交或平行的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，有一

19、個(gè)帶正電小球(電電量為量為+q，質(zhì)量為，質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁混合場(chǎng)上方的某從正交或平行的電磁混合場(chǎng)上方的某一高度自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過下列的一高度自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過下列的哪個(gè)電磁復(fù)合場(chǎng)（）哪個(gè)電磁復(fù)合場(chǎng)（）C DC D如圖所示，有界磁場(chǎng)方向如圖。磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖所示，有界磁場(chǎng)方向如圖。磁感應(yīng)強(qiáng)度B=110-6T，勻強(qiáng)電場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)水平向右，場(chǎng)強(qiáng)水平向右，場(chǎng)強(qiáng)E=10C，有一個(gè)帶正電的微粒質(zhì)量，有一個(gè)帶正電的微粒質(zhì)量m=210-6kg，帶電量帶電量210-6C，它在這個(gè)電磁場(chǎng)中作直線運(yùn)動(dòng)，求：，它在這個(gè)電磁場(chǎng)中作直線運(yùn)動(dòng)，求：這個(gè)微粒運(yùn)動(dòng)的方向和速度大小

20、這個(gè)微粒運(yùn)動(dòng)的方向和速度大小;如微粒運(yùn)動(dòng)到如微粒運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)飛出磁場(chǎng)邊界，則微粒經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間通過水點(diǎn)時(shí)飛出磁場(chǎng)邊界，則微粒經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間通過水平直線平直線PM上的上的M點(diǎn)？點(diǎn)？mgqEFV如圖，細(xì)線為絕緣絲線，小球帶負(fù)電，在垂直于擺動(dòng)平如圖，細(xì)線為絕緣絲線，小球帶負(fù)電，在垂直于擺動(dòng)平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中擺動(dòng)，小球每次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，相同面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中擺動(dòng)，小球每次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，相同的物理量是（的物理量是（ ） A.小球的加速度小球的加速度 B.小球的動(dòng)能小球的動(dòng)能 C.細(xì)線的拉力細(xì)線的拉力 D.小球的速度小球的速度AB.長(zhǎng)長(zhǎng)L細(xì)繩系一質(zhì)量為細(xì)繩系一質(zhì)量為m，帶，帶-q電量的小球，置于水平方向的勻強(qiáng)電電量

21、的小球，置于水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)和垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，如圖所示，當(dāng)細(xì)繩處于水平時(shí)，中，如圖所示，當(dāng)細(xì)繩處于水平時(shí)，靜止釋放小球，小球向下擺動(dòng)，經(jīng)過最低點(diǎn)后，恰好運(yùn)動(dòng)到繩與靜止釋放小球，小球向下擺動(dòng)，經(jīng)過最低點(diǎn)后，恰好運(yùn)動(dòng)到繩與豎直方向夾角豎直方向夾角處。求：處。求： 勻強(qiáng)電場(chǎng)勻強(qiáng)電場(chǎng)E的大小和方向的大小和方向; 繩子在末位置時(shí)的拉力大小和此時(shí)加速度大小繩子在末位置時(shí)的拉力大小和此時(shí)加速度大小; 小球第一次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力和此時(shí)的磁場(chǎng)力大小小球第一次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力和此時(shí)的磁場(chǎng)力大小; 當(dāng)小球速度最大時(shí)，此時(shí)繩子與豎直方向的夾角當(dāng)小球速度最大時(shí)，此時(shí)繩子與

22、豎直方向的夾角。mgqEqBVTVmgqETxy例如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)例如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)E=4 Vm，水平向左，勻強(qiáng)磁場(chǎng)，水平向左，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=2 T，垂直紙面向里，垂直紙面向里，m=1 g帶正電的小物塊帶正電的小物塊A，從，從M點(diǎn)沿絕緣粗糙的豎直點(diǎn)沿絕緣粗糙的豎直壁無初速下滑，它滑壁無初速下滑，它滑0.8m到到N點(diǎn)時(shí)就離開壁做曲線運(yùn)動(dòng)，在點(diǎn)時(shí)就離開壁做曲線運(yùn)動(dòng)，在P點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí)小物塊小物塊A瞬間受力平衡，此時(shí)其速度與水平方向成瞬間受力平衡，此時(shí)其速度與水平方向成450角，設(shè)角，設(shè)P與與N的高度差為的高度差為1.6 m(g取取10m/s2)求：求： (1)A沿壁下滑時(shí)摩擦力做的功沿壁下滑時(shí)摩擦力做

23、的功?(2)P到到N的水平距離的水平距離?mgqEV1FqEqBvmg如圖所示，虛線上方有場(chǎng)強(qiáng)為如圖所示，虛線上方有場(chǎng)強(qiáng)為El=6104N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向豎直向上，虛的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向豎直向上，虛線下方有場(chǎng)強(qiáng)為線下方有場(chǎng)強(qiáng)為E2的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)線用實(shí)線表示，另外，在虛線上、下方均有的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)線用實(shí)線表示，另外，在虛線上、下方均有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，方向垂直紙面向里，勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，方向垂直紙面向里，ab是一長(zhǎng)為是一長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.3 m的絕緣細(xì)的絕緣細(xì)桿沿桿沿E1電場(chǎng)線方向放置在虛線上方的電磁場(chǎng)中，電場(chǎng)線方向放置在虛線上方的電磁場(chǎng)中，b端剛好在虛線上，將一套在端剛好在虛線上

24、，將一套在ab桿上的帶電荷量為桿上的帶電荷量為q=-510-8C的帶電小環(huán)從的帶電小環(huán)從a端由靜止釋放后，小環(huán)先做加端由靜止釋放后，小環(huán)先做加速運(yùn)動(dòng)而后做勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)速運(yùn)動(dòng)而后做勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)b端，小桿與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)端，小桿與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.25，不計(jì)小環(huán)的，不計(jì)小環(huán)的重力，小環(huán)脫離重力，小環(huán)脫離ab桿后在虛線下方仍沿原方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)桿后在虛線下方仍沿原方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) (1)請(qǐng)指明勻強(qiáng)電場(chǎng)請(qǐng)指明勻強(qiáng)電場(chǎng)E2的場(chǎng)強(qiáng)方向，的場(chǎng)強(qiáng)方向，說明理由，并計(jì)算出場(chǎng)強(qiáng)說明理由，并計(jì)算出場(chǎng)強(qiáng)E2的大??；的大小； (2)若撤去虛線下方電場(chǎng)若撤去虛線下方電場(chǎng)E2，其他條，其他條件不變，小環(huán)進(jìn)入虛線下方區(qū)域后運(yùn)件不變，小環(huán)進(jìn)入虛線下方區(qū)域后運(yùn)動(dòng)軌跡是半徑為動(dòng)軌跡是半徑為L(zhǎng)3的半圓，小環(huán)從的半圓，小環(huán)從a到到 b的運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做的功為多少的運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做的功為多少?qE1qBvfNqBvqE2 .如圖，一根水平放置的絕緣光滑的直槽軌道連接一個(gè)豎如圖，一根水平放置的絕緣光滑的直槽軌道連接一個(gè)豎直放置的半徑的絕緣光滑圓槽軌，整個(gè)裝置處在方