第八章第3單元復(fù)合場中帶電粒子的運(yùn)動

1、一、復(fù)合場一、復(fù)合場1定義：定義：復(fù)合場是指電場、磁場、重力場并存，或其復(fù)合場是指電場、磁場、重力場并存，或其 中某兩種場并存，或分區(qū)域存在中某兩種場并存，或分區(qū)域存在2三種場的比較三種場的比較力的特點(diǎn)力的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)重力重力場場大小：大?。篏 方方向：向： 重力做功與路徑重力做功與路徑 重力重力做功改變物體的做功改變物體的 mg豎直向下豎直向下無關(guān)無關(guān)重力勢能重力勢能力的特點(diǎn)力的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)靜靜電電場場大小：大?。篎 方向：正方向：正電荷受力方向與場強(qiáng)方電荷受力方向與場強(qiáng)方向向 ；負(fù)電荷受力方；負(fù)電荷受力方向與場強(qiáng)方向向與場強(qiáng)方向 電場力做功與路徑電場力做功與

2、路徑 WqU電場力做功改變電荷的電場力做功改變電荷的磁磁場場洛倫茲力洛倫茲力F 方方向符合左手定則向符合左手定則洛倫茲力不做功，不改變帶電洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子的粒子的 qE相同相同相反相反無關(guān)無關(guān)電勢能電勢能動能動能qvBsin(1)當(dāng)帶電粒子所受合力為零時，將處于當(dāng)帶電粒子所受合力為零時，將處于 或或 狀態(tài)狀態(tài)(2)當(dāng)當(dāng) 提供向心力，其余各力的合力為零時，帶電提供向心力，其余各力的合力為零時，帶電 粒子做勻速圓周運(yùn)動粒子做勻速圓周運(yùn)動(3)當(dāng)帶電粒子所受合力大小與方向均變化時，將做非勻變速當(dāng)帶電粒子所受合力大小與方向均變化時，將做非勻變速 曲線運(yùn)動這類問題一般只能用能量關(guān)系來處理曲

3、線運(yùn)動這類問題一般只能用能量關(guān)系來處理靜止靜止勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動洛倫茲力洛倫茲力3.3.帶粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的幾種情況帶粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的幾種情況 分析帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動時，必須同時考慮分析帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動時，必須同時考慮各場的作用，全面正確地分析帶電粒子的受力和運(yùn)動特各場的作用，全面正確地分析帶電粒子的受力和運(yùn)動特征，尤其是洛倫茲力會隨粒子運(yùn)動狀態(tài)的改變而變化征，尤其是洛倫茲力會隨粒子運(yùn)動狀態(tài)的改變而變化二、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的典型應(yīng)用二、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的典型應(yīng)用 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的重要應(yīng)用，包括速度選擇器、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的重要應(yīng)用，包括速度選

4、擇器、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計等回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計等垂直垂直qEqvB相同相同3磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電機(jī)(1)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)， 它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化 為電能為電能 圖圖 833(2)根據(jù)左手定則，如圖根據(jù)左手定則，如圖833中的中的B是發(fā)電機(jī)是發(fā)電機(jī) (3)磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為d，等離子體速度為，等離子體速度為v，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則兩極板間能達(dá)到的最大電勢，則兩極板間能達(dá)到的最大電勢差差U .正極正極Bvd電場力電場力洛倫洛倫茲力茲力圖圖

5、 835同位素同位素因此，只要知道因此，只要知道q、B、L與與U，就可計算出帶電粒子的質(zhì)，就可計算出帶電粒子的質(zhì)量量m.又因又因mL2，不同質(zhì)量的同位素從不同處可得到分離，不同質(zhì)量的同位素從不同處可得到分離，故質(zhì)譜儀又是分離同位素的重要儀器故質(zhì)譜儀又是分離同位素的重要儀器6霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)在勻強(qiáng)磁場中放置一個矩形截在勻強(qiáng)磁場中放置一個矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)磁場方向與面的載流導(dǎo)體，當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時，導(dǎo)體在與磁電流方向垂直時，導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上場、電流方向都垂直的方向上 圖圖836出現(xiàn)了出現(xiàn)了 ，這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)所產(chǎn)生的電，這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)所產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾

6、電勢差，其原理如圖勢差稱為霍爾電勢差，其原理如圖836所示所示電勢差電勢差1如圖如圖837所示，在平行帶電所示，在平行帶電金屬板間有垂直于紙面向里的勻金屬板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，質(zhì)子、氘核、氚核沿平強(qiáng)磁場，質(zhì)子、氘核、氚核沿平行于金屬板方向以相同的動能射行于金屬板方向以相同的動能射入兩極板間，其中氘核沿直線運(yùn)入兩極板間，其中氘核沿直線運(yùn) 圖圖837動，未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，質(zhì)子和氚核發(fā)生偏轉(zhuǎn)后射出，則：偏向正極板動，未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，質(zhì)子和氚核發(fā)生偏轉(zhuǎn)后射出，則：偏向正極板的是質(zhì)子；偏向正極板的是氚核；射出時動能最大的是質(zhì)子；的是質(zhì)子；偏向正極板的是氚核；射出時動能最大的是質(zhì)子；射出時動能最大的是氚核

7、以上說法正確的是射出時動能最大的是氚核以上說法正確的是 ()ABC D答案：答案： D答案：答案：C3如圖如圖839所示，虛線間空間內(nèi)存在由勻強(qiáng)電場所示，虛線間空間內(nèi)存在由勻強(qiáng)電場E和勻和勻強(qiáng)磁場強(qiáng)磁場B組成的正交或平行的電場和磁場，有一個帶正組成的正交或平行的電場和磁場，有一個帶正電小球電小球(電荷量為電荷量為q，質(zhì)量為，質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁混從正交或平行的電磁混合場上方的某一高度自由落下，那么，帶電小球可能沿合場上方的某一高度自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過的是直線通過的是 ()圖圖839答案：答案：D4如圖如圖8310所示，在長方形所示，在長方形abcd 區(qū)域內(nèi)有正交的電磁

8、場，區(qū)域內(nèi)有正交的電磁場，abbc/2 L，一帶電粒子從，一帶電粒子從ad的中點(diǎn)垂直于的中點(diǎn)垂直于 電場和磁場方向射入，恰沿直線從電場和磁場方向射入，恰沿直線從bc 邊的中點(diǎn)邊的中點(diǎn)P射出，若撤去磁場，則粒子射出，若撤去磁場，則粒子 圖圖8310 從從c點(diǎn)射出；若撤去電場，則粒子將點(diǎn)射出；若撤去電場，則粒子將(重力不計重力不計) ()A從從b點(diǎn)射出點(diǎn)射出B從從b、P間某點(diǎn)射出間某點(diǎn)射出C從從a點(diǎn)射出點(diǎn)射出D從從a、b間某點(diǎn)射出間某點(diǎn)射出答案：答案：C5(2011淮南模擬淮南模擬)某塑料球成型機(jī)工作時，可以噴出速度某塑料球成型機(jī)工作時，可以噴出速度v010 m/s的塑料小球，已知噴出小球的質(zhì)量的

9、塑料小球，已知噴出小球的質(zhì)量m1.0104 kg，并且在噴出時已帶了，并且在噴出時已帶了q1.0104C的負(fù)電荷，如圖的負(fù)電荷，如圖8311所示，小球從噴口飛出后，先滑過長所示，小球從噴口飛出后，先滑過長d1.5 m的水平的水平光滑的絕緣軌道，而后又經(jīng)過半徑光滑的絕緣軌道，而后又經(jīng)過半徑R0.4 m的圓弧形豎立的的圓弧形豎立的光滑絕緣軌道，今在水平軌道上加上水平向右的電場強(qiáng)度為光滑絕緣軌道，今在水平軌道上加上水平向右的電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場，小球恰好從圓形軌道的最高點(diǎn)的勻強(qiáng)電場，小球恰好從圓形軌道的最高點(diǎn)M處水平飛出；處水平飛出；若再在圓形軌道區(qū)域加上垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，小球若再在圓形軌

10、道區(qū)域加上垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，小球則恰好從圓形軌道上與圓心等高的則恰好從圓形軌道上與圓心等高的N點(diǎn)脫離軌道落入放在地點(diǎn)脫離軌道落入放在地面上接地良好的金屬容器內(nèi)，面上接地良好的金屬容器內(nèi)，g10 m/s2，求：，求：圖圖8311(1)所加電場的電場強(qiáng)度所加電場的電場強(qiáng)度E；(2)所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.帶電粒子在分離的電場、磁場中的運(yùn)動帶電粒子在分離的電場、磁場中的運(yùn)動1帶電粒子在勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場中可能的運(yùn)動性質(zhì)帶電粒子在勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場中可能的運(yùn)動性質(zhì)在場強(qiáng)為在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中的勻強(qiáng)電場中在磁感應(yīng)強(qiáng)度為在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中初速度為零初速度

11、為零做初速度為零的勻加速直做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動線運(yùn)動保持靜止保持靜止初速度平行初速度平行場線場線做勻變速直線運(yùn)動做勻變速直線運(yùn)動做勻速直線運(yùn)動做勻速直線運(yùn)動初速度垂直初速度垂直場線場線做勻變速曲線運(yùn)動做勻變速曲線運(yùn)動(類平拋類平拋運(yùn)動運(yùn)動)做勻速圓周運(yùn)動做勻速圓周運(yùn)動特點(diǎn)特點(diǎn)受恒力作用，做勻變速運(yùn)受恒力作用，做勻變速運(yùn)動動洛倫茲力不做功，動能不變洛倫茲力不做功，動能不變師師 之之 說說2 2“電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)”和和“磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)”的比較的比較 關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn) (1)“(1)“電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)”和和“磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)”分別是利用電場和磁場對分別是利用電場和磁場對( (運(yùn)運(yùn) 動動) )電荷的電場力和

12、洛倫茲力的作用控制其運(yùn)動方向和電荷的電場力和洛倫茲力的作用控制其運(yùn)動方向和 軌跡軌跡(2)(2)兩類運(yùn)動的受力情況和處理方法差別很大，要首先進(jìn)行兩類運(yùn)動的受力情況和處理方法差別很大，要首先進(jìn)行 區(qū)別分析，再根據(jù)具體情況處理區(qū)別分析，再根據(jù)具體情況處理 在平面直角坐標(biāo)系在平面直角坐標(biāo)系xOy中，中，第第象限存在沿象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，第第象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為一質(zhì)量為m、電荷量為電荷量為q的帶正電的粒子從的帶正電的粒子從y軸正半軸軸正半軸上的上的M點(diǎn)以速度點(diǎn)以速度v0垂直于垂直

13、于y軸射入電場，軸射入電場， 圖圖8312經(jīng)經(jīng)x軸上的軸上的N點(diǎn)與點(diǎn)與x軸正方向成軸正方向成60角射入磁場，最后從角射入磁場，最后從y軸負(fù)半軸上軸負(fù)半軸上的的P點(diǎn)垂直于點(diǎn)垂直于y軸射出磁場，如圖軸射出磁場，如圖8312所示不計粒子重力，求：所示不計粒子重力，求：(1)M、N兩點(diǎn)間的電勢差兩點(diǎn)間的電勢差UMN；(2)粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑r；(3)粒子從粒子從M點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)運(yùn)動到P點(diǎn)的總時間點(diǎn)的總時間t.思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥根據(jù)粒子在不同區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動特點(diǎn)和受力特根據(jù)粒子在不同區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動特點(diǎn)和受力特點(diǎn)畫出軌跡，分別利用類平拋和圓周運(yùn)動的分析方法列方點(diǎn)畫出軌跡，分別利用類平

14、拋和圓周運(yùn)動的分析方法列方程求解程求解 處理這類帶電粒子在分區(qū)域的電場、磁場中處理這類帶電粒子在分區(qū)域的電場、磁場中的運(yùn)動問題，首先應(yīng)分區(qū)域單獨(dú)研究帶電粒子在勻的運(yùn)動問題，首先應(yīng)分區(qū)域單獨(dú)研究帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動，在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動，在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，然后找出在兩種場的分界線上的兩種運(yùn)動的運(yùn)動，然后找出在兩種場的分界線上的兩種運(yùn)動的聯(lián)系即可解決問題其中，運(yùn)動的合成與分解和幾聯(lián)系即可解決問題其中，運(yùn)動的合成與分解和幾何關(guān)系的運(yùn)用是解題的關(guān)鍵何關(guān)系的運(yùn)用是解題的關(guān)鍵.學(xué)學(xué) 之之 用用 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的一般思路帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的一般思路1帶

15、電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的分析方法和一般思路帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的分析方法和一般思路(1)弄清復(fù)合場的組成一般有磁場、電場的復(fù)合，磁場、弄清復(fù)合場的組成一般有磁場、電場的復(fù)合，磁場、 重力場的復(fù)合，磁場、電場、重力場三者的復(fù)合重力場的復(fù)合，磁場、電場、重力場三者的復(fù)合(2)正確受力分析，除重力、彈力、摩擦力外要特別注意靜正確受力分析，除重力、彈力、摩擦力外要特別注意靜 電力和磁場力的分析電力和磁場力的分析(3)確定帶電粒子的運(yùn)動狀態(tài)，注意運(yùn)動情況和受力情況的確定帶電粒子的運(yùn)動狀態(tài)，注意運(yùn)動情況和受力情況的 結(jié)合結(jié)合(4)對于粒子連續(xù)通過幾個不同情況的場的問題，要分階段對于粒子連續(xù)通過幾個不同情況

16、的場的問題，要分階段 進(jìn)行處理進(jìn)行處理師師 之之 說說(5)畫出粒子運(yùn)動軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動規(guī)律畫出粒子運(yùn)動軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動規(guī)律當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動時，根據(jù)受力平當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動時，根據(jù)受力平衡列方程求解衡列方程求解當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動時，應(yīng)用牛頓定當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動時，應(yīng)用牛頓定律結(jié)合圓周運(yùn)動規(guī)律求解律結(jié)合圓周運(yùn)動規(guī)律求解當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運(yùn)動時，一般用動能定理或能量當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運(yùn)動時，一般用動能定理或能量守恒定律求解守恒定律求解對于臨界問題，注意挖掘隱含條件對于臨界問題，注意挖掘隱含條件2復(fù)合場中粒子重力是

17、否考慮的三種情況復(fù)合場中粒子重力是否考慮的三種情況(1)對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因?yàn)槠渲亓σ粚τ谖⒂^粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場力或磁場力相比太小，可以忽略；而對般情況下與電場力或磁場力相比太小，可以忽略；而對于一些實(shí)際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等一般應(yīng)于一些實(shí)際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等一般應(yīng)當(dāng)考慮其重力當(dāng)考慮其重力(2)在題目中有明確說明是否要考慮重力的，這種情況比較在題目中有明確說明是否要考慮重力的，這種情況比較 正規(guī)，也比較簡單正規(guī)，也比較簡單(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)不能直接判斷是否要考慮重力的，在進(jìn)行受力分

18、析與運(yùn) 動分析時，要由分析結(jié)果確定是否要考慮重力動分析時，要由分析結(jié)果確定是否要考慮重力關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn) 重力、電場力做功與路徑無關(guān)，洛倫茲力始終和運(yùn)重力、電場力做功與路徑無關(guān)，洛倫茲力始終和運(yùn)動方向垂直，永不做功，但洛倫茲力要隨帶電粒子運(yùn)動動方向垂直，永不做功，但洛倫茲力要隨帶電粒子運(yùn)動狀態(tài)的變化而改變狀態(tài)的變化而改變 如圖如圖8314所示，套在很所示，套在很長的絕緣直棒上的小球，質(zhì)量為長的絕緣直棒上的小球，質(zhì)量為1.0104 kg，帶，帶4.0104 C的正電荷，小球在的正電荷，小球在棒上可以滑動，將此棒豎直放置在沿水棒上可以滑動，將此棒豎直放置在沿水平方向的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)平方

19、向的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度電場的電場強(qiáng)度E10 N/C，方向水平向右，勻強(qiáng)磁場的磁感，方向水平向右，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶?，小球與棒間的動，方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶?，小球與棒間的動摩擦因數(shù)為摩擦因數(shù)為0.2，求小球由靜止沿棒豎直下落的最大加速，求小球由靜止沿棒豎直下落的最大加速度和最大速度度和最大速度(設(shè)小球在運(yùn)動過程中所帶電荷量保持不變，設(shè)小球在運(yùn)動過程中所帶電荷量保持不變，g取取10 m/s2)圖圖8314思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥從小球下落過程中受力情況分析入手，確定從小球下落過程中受力情況分析入手，確定在運(yùn)動過程中各個力的變化規(guī)律，從而分析物體

20、的運(yùn)動規(guī)在運(yùn)動過程中各個力的變化規(guī)律，從而分析物體的運(yùn)動規(guī)律，找出速度最大時的位置特點(diǎn)和受力特點(diǎn)律，找出速度最大時的位置特點(diǎn)和受力特點(diǎn)解析解析帶電小球沿絕緣棒下滑過程中，受豎直向下的重帶電小球沿絕緣棒下滑過程中，受豎直向下的重力，豎直向上的摩擦力，水平方向的彈力和洛倫茲力及電力，豎直向上的摩擦力，水平方向的彈力和洛倫茲力及電場力作用當(dāng)小球由靜止開始下落時，彈力等于電場力，場力作用當(dāng)小球由靜止開始下落時，彈力等于電場力，小球在豎直方向所受摩擦力最小，小球加速度最大小球小球在豎直方向所受摩擦力最小，小球加速度最大小球運(yùn)動過程中，彈力等于電場力與洛倫茲力之和，隨著小球運(yùn)動過程中，彈力等于電場力與洛倫

21、茲力之和，隨著小球運(yùn)動速度的增大，小球所受洛倫茲力增大，小球在豎直方運(yùn)動速度的增大，小球所受洛倫茲力增大，小球在豎直方向的摩擦力也隨之增大，小球加速度減小，速度增大，當(dāng)向的摩擦力也隨之增大，小球加速度減小，速度增大，當(dāng)小球的加速度為零時，速度達(dá)最大小球的加速度為零時，速度達(dá)最大小球剛開始下落時，加速度最大，設(shè)為小球剛開始下落時，加速度最大，設(shè)為am，這時，這時答案答案2 m/s25 m/s(1)帶電粒子在復(fù)合場中做變速直線運(yùn)動時，所受洛倫帶電粒子在復(fù)合場中做變速直線運(yùn)動時，所受洛倫 茲力的大小不斷變化，而洛倫茲力的變化往往引起茲力的大小不斷變化，而洛倫茲力的變化往往引起 其他力的變化，從而導(dǎo)致

22、加速度不斷變化其他力的變化，從而導(dǎo)致加速度不斷變化(2)帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動時，必須注意重力、電場帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動時，必須注意重力、電場 力對帶電粒子的運(yùn)動產(chǎn)生的影響，帶電粒子的運(yùn)動力對帶電粒子的運(yùn)動產(chǎn)生的影響，帶電粒子的運(yùn)動 狀態(tài)的變化又會對洛倫茲力產(chǎn)生影響狀態(tài)的變化又會對洛倫茲力產(chǎn)生影響.2如圖如圖8315所示，足夠長的光滑所示，足夠長的光滑 絕緣斜面與水平面間的夾角為絕緣斜面與水平面間的夾角為(sin 0.6)，放在水平方向的勻強(qiáng)電場和，放在水平方向的勻強(qiáng)電場和 勻強(qiáng)磁場中，電場強(qiáng)度勻強(qiáng)磁場中，電場強(qiáng)度E50 V/m， 圖圖8315 方向水平向左，磁場方向垂直于紙面向外一個電荷方

23、向水平向左，磁場方向垂直于紙面向外一個電荷 量量q4.0102 C、質(zhì)量、質(zhì)量m0.40 kg的光滑小球，以初的光滑小球，以初 速度速度v020 m/s從斜面底端向上滑，然后又下滑，共經(jīng)從斜面底端向上滑，然后又下滑，共經(jīng) 過過3 s脫離斜面求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度脫離斜面求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度(g取取10 m/s2)學(xué)學(xué) 之之 用用解析：解析：小球上滑過程中受力情況如小球上滑過程中受力情況如圖所示，所以小球離開斜面時正處圖所示，所以小球離開斜面時正處于下滑狀態(tài)小球從開始上滑到離于下滑狀態(tài)小球從開始上滑到離開斜面加速度不變，由牛頓第二定律得：開斜面加速度不變，由牛頓第二定律得：mgsinqEcosma代入

24、數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得a10 m/s2小球剛離開斜面時的速度為：小球剛離開斜面時的速度為：答案答案：5 T帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的分類帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的分類1帶電粒子在復(fù)合場中無約束情況下的運(yùn)動帶電粒子在復(fù)合場中無約束情況下的運(yùn)動(1)磁場力、重力并存磁場力、重力并存若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜曲線運(yùn)若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜曲線運(yùn)動，因動，因F洛洛不做功，故機(jī)械能守恒，由此可求解問題不做功，故機(jī)械能守恒，由此可求解問題(2)電場力、磁場力并存電場力、磁場力并存(不計重力的微觀粒子

25、不計重力的微觀粒子) 若電場力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動若電場力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動師師 之之 說說若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電體做復(fù)雜曲線運(yùn)若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電體做復(fù)雜曲線運(yùn)動，因動，因F洛洛不做功，可用動能定理求解問題不做功，可用動能定理求解問題(3)電場力、磁場力、重力并存電場力、磁場力、重力并存若三力平衡，一定做勻速直線運(yùn)動若三力平衡，一定做勻速直線運(yùn)動若重力與電場力平衡，一定做勻速圓周運(yùn)動若重力與電場力平衡，一定做勻速圓周運(yùn)動若合力不為零且與速度方向不垂直，做復(fù)雜的曲線運(yùn)若合力不為零且與速度方向不垂直，做復(fù)雜的曲線運(yùn)動，因動，因F洛洛不做

26、功，可用能量守恒或動能定理求解問題不做功，可用能量守恒或動能定理求解問題2帶電粒子在復(fù)合場中有約束情況下的運(yùn)動帶電粒子在復(fù)合場中有約束情況下的運(yùn)動帶電體在復(fù)合場中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情帶電體在復(fù)合場中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下，常見的運(yùn)動形式有直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動，此時解題況下，常見的運(yùn)動形式有直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動，此時解題要通過受力分析明確變力、恒力做功情況，并注意洛倫茲要通過受力分析明確變力、恒力做功情況，并注意洛倫茲力不做功的特點(diǎn)，用動能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)力不做功的特點(diǎn)，用動能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動定律求出結(jié)果動定律求出結(jié)果3 3帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)

27、動的臨界值問題帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的臨界值問題由于帶電粒子在復(fù)合場中受力情況復(fù)雜、運(yùn)動情況多變，由于帶電粒子在復(fù)合場中受力情況復(fù)雜、運(yùn)動情況多變，往往出現(xiàn)臨界問題，這時應(yīng)以題目中的往往出現(xiàn)臨界問題，這時應(yīng)以題目中的“最大最大”、“最最高高”、“至少至少”等詞語為突破口，挖掘隱含條件，根據(jù)等詞語為突破口，挖掘隱含條件，根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立求解臨界條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立求解關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn) 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的問題，往往綜合性較強(qiáng)、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的問題，往往綜合性較強(qiáng)、物理過程復(fù)雜在分析處理該部分的問題時，要充分挖掘物理過程復(fù)雜在分析處理該部分的問題

28、時，要充分挖掘題目的隱含信息，利用題目創(chuàng)設(shè)的情景，對粒子做好受力題目的隱含信息，利用題目創(chuàng)設(shè)的情景，對粒子做好受力分析、運(yùn)動過程分析，培養(yǎng)空間想象能力、分析綜合能力、分析、運(yùn)動過程分析，培養(yǎng)空間想象能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力 (2011界首模擬界首模擬)如圖如圖8316所示，在水平地面上方所示，在水平地面上方有一范圍足夠大的互相正交的勻有一范圍足夠大的互相正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域磁場的強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域磁場的 圖圖 8316磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向水平并垂直于紙面向里一質(zhì)量為，方向水平并垂直于紙面向里一質(zhì)量為m、帶電荷量為帶電

29、荷量為q的帶正電微粒在此區(qū)域內(nèi)沿豎直平面的帶正電微粒在此區(qū)域內(nèi)沿豎直平面(垂直于磁垂直于磁場方向的平面場方向的平面)做速度大小為做速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動，重力加速度的勻速圓周運(yùn)動，重力加速度為為g.(1)求此區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小和方向；求此區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小和方向；思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥 (1)當(dāng)帶電微粒在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動當(dāng)帶電微粒在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動時，重力和電場力平衡，由洛倫茲力提供向心力時，重力和電場力平衡，由洛倫茲力提供向心力(2)正確地畫出運(yùn)動軌跡，再由幾何關(guān)系找出最高點(diǎn)到地正確地畫出運(yùn)動軌跡，再由幾何關(guān)系找出最高點(diǎn)到地面的距離與軌道半徑面的距離與軌道半徑r的關(guān)系的關(guān)系(3

30、)由于洛倫茲力不做功，下落過程中重力和電場力做功，由于洛倫茲力不做功，下落過程中重力和電場力做功，微粒做曲線運(yùn)動，故運(yùn)用動能定理解答比較方便微粒做曲線運(yùn)動，故運(yùn)用動能定理解答比較方便 分析帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動情況時，要根據(jù)場的情況正分析帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動情況時，要根據(jù)場的情況正確地分析粒子受力及運(yùn)動特征粒子在復(fù)合場中所做的運(yùn)動取決確地分析粒子受力及運(yùn)動特征粒子在復(fù)合場中所做的運(yùn)動取決于帶電粒子所受的合外力及其初始的運(yùn)動狀態(tài)只要其中一個場于帶電粒子所受的合外力及其初始的運(yùn)動狀態(tài)只要其中一個場發(fā)生變化，粒子的運(yùn)動狀態(tài)就要發(fā)生變化發(fā)生變化，粒子的運(yùn)動狀態(tài)就要發(fā)生變化 此題中電場、磁場、重力

31、場并存，初始時粒子在場中做勻此題中電場、磁場、重力場并存，初始時粒子在場中做勻速圓周運(yùn)動，說明粒子所受重力與電場力等大反向，是一對平衡速圓周運(yùn)動，說明粒子所受重力與電場力等大反向，是一對平衡力，粒子做勻速圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力提供當(dāng)電場強(qiáng)度力，粒子做勻速圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力提供當(dāng)電場強(qiáng)度發(fā)生變化時，重力與電場力的合力也發(fā)生變化，粒子的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化時，重力與電場力的合力也發(fā)生變化，粒子的運(yùn)動狀態(tài)也會發(fā)生變化，從而引起洛倫茲力的變化，處理這些問題要利用也會發(fā)生變化，從而引起洛倫茲力的變化，處理這些問題要利用功能關(guān)系進(jìn)行求解功能關(guān)系進(jìn)行求解.3(2010福建高考福建高考)如圖如圖831

32、7所示的裝置，左半部為速所示的裝置，左半部為速度選擇器，右半部為勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場一束同位素離子度選擇器，右半部為勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場一束同位素離子流從狹縫流從狹縫S1射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫器并從狹縫S2射出的離子，又沿著與電場垂直的方向，射出的離子，又沿著與電場垂直的方向，立即進(jìn)入場強(qiáng)大小為立即進(jìn)入場強(qiáng)大小為E的偏轉(zhuǎn)電場，最后打在照相底片的偏轉(zhuǎn)電場，最后打在照相底片D上已知同位素離子的電荷量為上已知同位素離子的電荷量為q(q0)，速度選擇器內(nèi)，速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場強(qiáng)大小為部存在著相互垂直的場強(qiáng)大小為E0的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)的勻強(qiáng)

33、電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場，照相底片的勻強(qiáng)磁場，照相底片D與狹縫與狹縫S1、S2的連的連線平行且距離為線平行且距離為L，忽略重力的影響，忽略重力的影響學(xué)學(xué) 之之 用用 圖圖8317(1)求從狹縫求從狹縫S2射出的離子速度射出的離子速度v0的大??；的大小；(2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場中沿速度若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場中沿速度v0方向飛方向飛行的距離為行的距離為x，求出，求出x與離子質(zhì)量與離子質(zhì)量m之間的關(guān)系式之間的關(guān)系式(用用E0、B0、E、q、m、L表示表示)考情考情分析分析本節(jié)知識是高考考查的重點(diǎn)，主要是電場、本節(jié)知識是高考考查的重點(diǎn)，主要是電場、磁場、重

34、力場知識與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用，命題磁場、重力場知識與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用，命題側(cè)重點(diǎn)是對物理現(xiàn)象和物理過程的分析，重在考側(cè)重點(diǎn)是對物理現(xiàn)象和物理過程的分析，重在考查牛頓定律、運(yùn)動學(xué)規(guī)律在電磁學(xué)中的綜合應(yīng)用；查牛頓定律、運(yùn)動學(xué)規(guī)律在電磁學(xué)中的綜合應(yīng)用；也有考查分析電磁學(xué)現(xiàn)象中的能量問題，同時電也有考查分析電磁學(xué)現(xiàn)象中的能量問題，同時電磁學(xué)知識在生活、生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中的綜合應(yīng)用磁學(xué)知識在生活、生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中的綜合應(yīng)用是近幾年高考命題的熱點(diǎn)，如回旋加速器、質(zhì)譜是近幾年高考命題的熱點(diǎn)，如回旋加速器、質(zhì)譜議、電磁流量計等；題型主要以選擇題和計算題議、電磁流量計等；題型主要以選擇題和計算題的形式出現(xiàn)難度一

35、般為中等或較大的形式出現(xiàn)難度一般為中等或較大命題命題預(yù)測預(yù)測帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動作為電磁學(xué)知識與帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動作為電磁學(xué)知識與力學(xué)知識的綜合應(yīng)用，仍將是今后高考命題的重點(diǎn)力學(xué)知識的綜合應(yīng)用，仍將是今后高考命題的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，應(yīng)高度重視，并注意本節(jié)知識在生活、生和熱點(diǎn)，應(yīng)高度重視，并注意本節(jié)知識在生活、生產(chǎn)、科技方面的應(yīng)用問題，有針對性加強(qiáng)訓(xùn)練選產(chǎn)、科技方面的應(yīng)用問題，有針對性加強(qiáng)訓(xùn)練選擇題、計算題都有可能出現(xiàn)，且計算題作為高考壓擇題、計算題都有可能出現(xiàn)，且計算題作為高考壓軸題的可能性較大軸題的可能性較大.1(2010北京高考北京高考)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，利用霍爾效

36、應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域如圖如圖8318，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場B中，在薄中，在薄片的兩個側(cè)面片的兩個側(cè)面a、b間通以電流間通以電流I時，另外兩側(cè)時，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差，間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)其原因是薄片中的移動電荷受洛倫茲力這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)其原因是薄片中的移動電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場間建立起電場EH，同時產(chǎn)生，同時產(chǎn)生霍爾電勢差霍爾電勢差UH.當(dāng)電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時，當(dāng)電荷所受的電場

37、力與洛倫茲力處處相等時，EH和和UH達(dá)到穩(wěn)定值，達(dá)到穩(wěn)定值，UH的大小與的大小與I和和B以及霍爾元件厚度以及霍爾元件厚度d之間滿足之間滿足關(guān)系式關(guān)系式UHRH , ,其中比例系數(shù)其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)質(zhì)有關(guān)IBd圖圖8318圖圖8319圖圖8320(1)設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度(c、f間距間距)為為l，請寫出，請寫出UH和和EH的的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請判斷圖關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請判斷圖8318中中c、f哪端的電勢高；哪端的電勢高；(2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電，電子的電荷量為子的電荷量為e，請導(dǎo)出霍爾系數(shù)，請導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表