電和磁的綜合應(yīng)用 人教版

1、電和磁的綜合應(yīng)用一. 本周教學(xué)內(nèi)容：電和磁的綜合應(yīng)用二. 教學(xué)目的：通過電和磁的實際應(yīng)用深化對電和磁的知識的理解?！镜湫屠}分析】例1 如下圖所示為示波器的原理圖，電子槍中熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子，初速度很小，可視為零。電子槍的加速度電壓為，緊挨著是偏轉(zhuǎn)電極、，設(shè)偏轉(zhuǎn)電極的極板長均為，板間距離均為，偏轉(zhuǎn)電極的右端到熒光屏的距離為，電子電量為，質(zhì)量為（不計偏轉(zhuǎn)電極和之間的間距）。在、偏轉(zhuǎn)電極上不加電壓時，電子恰能打在熒光屏上坐標的原點。求：（1）若只在偏轉(zhuǎn)電極上加電壓（），則電子到達熒光屏上的速度多大？（2）在第（1）問中，若再在偏轉(zhuǎn)電極上加上（），試在熒光屏上標出亮點的大致位置，并求出該點在熒

2、光屏上坐標系中的坐標值。分析與解答：電子在電子槍中加速進入偏轉(zhuǎn)電場后作類平拋運動：，偏轉(zhuǎn)位移離開電場后，時間為，偏轉(zhuǎn)位移則， 得：同理在電場中可得：例2 電飯鍋的原理如圖，煮飯時溫控開頭S是閉合的，紅色指示燈亮；飯熟后（當時溫度大約為103），保溫時溫控開頭S自動斷開，黃燈亮，電阻R1的作用是保護紅色指示燈不致因電流過大而燒毀，與電飯鍋的等效電阻（設(shè)為）相比，二者的大小關(guān)系是 。通常情況下用這種電飯鍋燒水時它的自動斷電功能不起作用，原因是 。分析與解答：R1與發(fā)熱板并聯(lián)，流過的電流強度，故水在100時沸騰，而磁鋼限溫開關(guān)S自動斷開的溫度為103，所以不能自動斷開。 通常情況下用這種電飯鍋燒水時

3、它的自動斷電功能不起作用的原因是水沸騰的沸點溫度是100小于限溫開關(guān)S自動斷電的溫度103例3 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，如下圖所示電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場后，進入一圓形勻強磁場區(qū)，磁場方向垂直于圓面，磁場區(qū)的中心為O點，半徑為r，當不加磁場時，電子束將通過O點，而打到屏幕的中心M點，為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)已知角，此時磁場的磁感應(yīng)強度B應(yīng)為多少？分析與解答：電子在磁場中沿圓弧運動，設(shè)電子在磁場中做圓周運動的半徑為R。則 又 例4 質(zhì)譜儀，如下圖所示是一種質(zhì)譜儀的示意圖，其中MN板的左方是帶電粒子速度選擇器，選擇器內(nèi)有正交的勻強電場E和

4、勻強磁場B。一束有不同速率的正離子水平地由小孔S進入場區(qū)，路經(jīng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的條件是， ，能通過速度選擇器的帶電粒子必是速度為的粒子，與它帶多少電和電性，質(zhì)量為多少都無關(guān)。質(zhì)譜儀是在先對離子束進行速度選擇后，相同速率的不同離子在右側(cè)的偏轉(zhuǎn)磁場中做勻速圓周運動，不同荷質(zhì)比的離子軌道半徑不同。將落在MN板的不同位置，由此可以用來測定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。例5 在勻強磁場和勻強電場中，水平放置一絕緣直棒，棒上套著一個帶正電的小球，如圖示，小球與棒間滑動摩擦因數(shù)，小球質(zhì)量M，電量，勻強電場水平向右，E=5N/C，磁場垂直紙面向里，B=2T，取，求：（1）小球的加速度最大時，它的速度多大？最大加速度多

5、大？（2）如果棒足夠長，小球的最大速度多大？（3）說明A球達到最大速度后能量轉(zhuǎn)化關(guān)系？分析與解答：（1）小球開始在電場力作用下向右運動，則A球受重力，水平向右的電場力，垂直桿向上的彈力和洛倫茲力，沿桿水平向左的摩擦力。則 而， 當時，最大 此時（2）隨著小球的增大，洛倫茲力逐漸增大當后，桿對小球的彈力反向，則當時，即，（3）達到最大速度后，小球做勻速運動洛倫茲力、重力、彈力不做功，電場力做正功，摩擦力做負功。消耗的電能用于克服摩擦阻力做功產(chǎn)生的焦耳熱。1. 在水深超過200米的深海，光線極少，能見度極小，有一種電鰻具有特殊的適應(yīng)性，能通過自身發(fā)出生物電，獲取食物，威脅敵害，保護自己。該電鰻的頭

6、尾相當于兩個電極，它在海水中產(chǎn)生的電場強度達到104N/C時可擊昏敵害，若電鰻的身長為50cm，它放電時產(chǎn)生的瞬間電壓為 V。如下圖所示，光滑絕緣桿豎直放置，與正點電荷Q為圓心的某一圓周交于B、C兩點，一質(zhì)量為m，帶電量為的有孔小球從桿上A點無初速下滑，已知，小球滑到B點時速度大小為，則小球由A到B過程中電場力做功為 ，AC兩點的電勢差為 。2. 半徑為的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為，帶正電的珠子，空間存在水平向右的勻強電場，如下圖所示，珠子所受靜電力是其重力的倍，將珠子從環(huán)上最低位置A點靜止釋放，則珠子所能獲得的最大動能 。3. 如下圖所示，有帶電平行板電容器豎直放置，兩板

7、之間距離，電勢差U=1000V，一個質(zhì)量、帶正電的小球用L=長的絲線懸掛于電容器內(nèi)部的O點，現(xiàn)將小球拉到絲線呈水平伸直的位置A，然后放開，假如小球運動到O點正下方B處時，線突然脫開，以后發(fā)現(xiàn)小球恰能通過B點正下方的C處，則B、C相距 m。4. 如圖所示，場強為E的勻強電場和磁感強度為B的磁場正交，一個質(zhì)子以速度沿跟E、B都垂直的方向從A點射入，質(zhì)子電量為，質(zhì)量為，當質(zhì)子運動到C點時，偏離射入方向的距離為，則質(zhì)子在C點的動能為 。5. 如圖示，一個質(zhì)量為，電量為的小球在垂直紙面向外的勻強場中，以的初速度沿以水平方向成角的方向射出，為能使它保持勻速直線運動，可在該區(qū)域內(nèi)加一勻強電場。則所加電場強度

8、的最小值為 ，方向 相應(yīng)的磁感強度B= 。6. 半徑為R的四分之一光滑圓弧的絕緣軌道，如圖示，O為圓心，OA為水平半徑，一質(zhì)量為，電量為的帶正電小球從A點由靜止滑下，經(jīng)過最低點B時對軌道的壓力為零，則該區(qū)域內(nèi)壓強磁場的磁感強度大小為 ，方向為 。7. 如圖示，質(zhì)量為、帶電量為的電子以速度從O點沿軸正方向垂直射入磁感強度為B的勻強磁場中，如在運動過程中突然取消勻強磁場，要使電子在原來軌道上保持同速率繼續(xù)運動，則可在坐標 ， 處放一個帶電量為 的正電荷即可。8. 如圖所示，在水平正交的勻強電場和勻強磁場中，半徑為R的光滑絕緣豎直直圓環(huán)上，套有一帶正電小球。已知小球所受電場力和重力大小相等，小球在環(huán)

9、頂A處由靜止釋放，當小球運動到圓弧的幾分之幾時，所受的磁場力最大？9. 如圖所示，、是兩個帶有同種電荷的小球，用絕緣細線掛于同一點，兩球靜止時，它們離水平地面的高度相等，繩與豎直方向夾角為、，且，同時剪斷細線，不計空氣阻力，兩球帶電量不變，則下列判斷正確的是（ ）A. 、同時落地B. 落地時兩球動能相等C. 落地時球水平飛行的距離比小D. 在空中飛行過程中，球受到的沖量比球受到的沖量大10. 如圖所示，AB為平行金屬板，兩板相距，分別與電源的正負極相連，兩板的中央各有一小孔M、N，閉合電鍵K，今有一帶電質(zhì)點，自A板上方相距為的P點由靜止自由下落（P、M、N在同一豎直線上），空氣阻力不計，達到N

10、點的速度恰好為零，然后沿原路返回，若保持兩極間電壓不變，則（ ）A. 若把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點下落仍能返回B. 若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點下落仍能返回C. 若把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點下落后將穿過N孔繼續(xù)下落D. 若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點下落后將穿過N孔繼續(xù)下落11. 在真空中，電子（質(zhì)量為，電量為），連續(xù)地射入相距為的兩平行金屬板之間。兩板不帶電時，電子將沿兩板等距離的中線射出，如下圖甲所示，通過兩板的時間為T，現(xiàn)在極板上加一個如下圖乙所示變化電壓，變化周期也為T，電壓最大值。若加電壓后，電子均能通過板間而不碰極板，求這些電子離開電場后，垂直于兩板方向的最大位移和最小位移各多少？12. 在足夠大的真空空間中，存在水平向右方向的勻強電場，若用絕緣細線將質(zhì)量為的帶正電小球懸掛在電場中，靜止時細線與豎直方向夾角?，F(xiàn)將該小球從電場中的某點豎直向上拋出，拋出的初速度大小為，如下圖所示。求：（1）小球在電場內(nèi)運動過程中的最小速率。（2）小球在拋出至達到最小速率的過程中，電場力對小球做的功。（，）13. 如圖所示，靜止在負極附近的帶負電的微粒在MN間突然加上電場時開始運動，水平勻速地擊中速度為零的中性微粒后粘合在一起，恰