電場(chǎng)與磁場(chǎng)在實(shí)際中的應(yīng)用

1、電場(chǎng)與磁場(chǎng)在實(shí)際中的應(yīng)用電場(chǎng)與磁場(chǎng)在實(shí)際中的應(yīng)用要點(diǎn)一速度選擇器即學(xué)即用1如圖所示，一束質(zhì)量、速度和電荷量不同的正離子垂直地射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)正交的區(qū)域里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些離子保持原的運(yùn)動(dòng)方向，有些未發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)如果讓這些不偏轉(zhuǎn)的離子進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)這些離子又分裂成幾束，對(duì)這些進(jìn)入另一磁場(chǎng)的離子，可得出結(jié)論（）A它們的動(dòng)能一定各不相同B它們的電荷量一定各不相同它們的質(zhì)量一定各不相同D它們的電荷量與質(zhì)量之比一定各不相同答案D要點(diǎn)二質(zhì)譜儀即學(xué)即用2質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要儀器，它的構(gòu)造如圖所示設(shè)從離子S產(chǎn)生出的正離子初速度為零，經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入一平行板電 容器

2、中，電場(chǎng)強(qiáng)度為E的電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的磁場(chǎng)相互垂直，具有某一速度 的離子將沿圖中所示的直線穿過(guò)兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn) ，再進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B2 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打在記錄它的照相底片上的 P點(diǎn)若測(cè)得P點(diǎn)到入口處S1的距離為s,證明離子的質(zhì)量為=答案 離子被加速后進(jìn)入平行板電容器，受到的水平的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡才能夠豎直向上進(jìn)入上面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由qvB1=qE得v=E/B1,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將v代入，可得=要點(diǎn)三回旋加速器即學(xué)即用3回旋加速器是用加速一群帶電粒子使它們獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒分別和一高頻交流電兩極相接，以便在盒間的窄縫中形 成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子每次

3、穿過(guò)狹縫都得到加速，兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于 盒底面，離子置于盒的圓心附近若離子射出的離子電荷量為q,質(zhì)量為，粒子最大回轉(zhuǎn)半徑R,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示求：（1）兩個(gè)D形盒內(nèi)有無(wú)電場(chǎng)？(2)離子在D形盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)？(3)所加交流電頻率是多大？(4)離子離開(kāi)加速器的速度為多大？最大動(dòng)能為多少？答案(1)無(wú)電場(chǎng)(2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，每次加速之后半徑變大(3)(4)要點(diǎn)四霍爾效應(yīng)即學(xué)即用4如圖所示，厚度為h、寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度 為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A之間會(huì)產(chǎn)生電 勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電

4、流I和B的關(guān) 系為U=式中的比例系數(shù)稱為霍爾系數(shù)霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)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(huì)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫 茲力方向相反的靜電力當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差設(shè)電流I是由電子的定向流動(dòng)形成的，電子的平均定向速度為v,電荷量 為e,回答下列問(wèn)題：(1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢(shì) 下側(cè)面A的電勢(shì)(填 高于“低于或等于)；(2)電子所受的洛倫茲力的大小為；(3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢(shì)差為U時(shí)，電子所受靜電力的大小為；(4)由靜電力和洛倫茲力平衡的條，證明霍爾系數(shù)

5、為=，其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)數(shù)答案 (1)低于 (2) evB (3) e(4)由 F=F 電得 evB=e U=hvB導(dǎo)體中通過(guò)的電流I=nevdh由 U=得 hvB=得=題型1帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)【例1】如圖所示，在0的空間中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)沿軸負(fù)方向；在0)質(zhì)量為的小球P在球面上做水平的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心為 球心到該圓周上任一點(diǎn)的 連線與豎直方向的夾角為0 (0 0 尢了使小球能夠在該圓周上運(yùn)動(dòng)，求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的最小值及小球P相應(yīng)的速率(重力加速度為g) 答案Bin=8 (2008海南16)如圖所示，空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng) 磁場(chǎng),電場(chǎng)方向?yàn)檩S正方向，磁場(chǎng)方向垂直于x平面

6、(紙面)向外，電場(chǎng)和磁場(chǎng)都可以隨意加上或撤除， 重新加上的電場(chǎng)或磁場(chǎng)與撤除前的一樣一帶正電荷的粒子從P (x=0,=h)點(diǎn)以一定的速度平行于x軸正向入射這時(shí)若只有磁場(chǎng)，粒子將做半徑為 R0的圓周運(yùn)動(dòng)；若同時(shí)存在電場(chǎng)和 磁場(chǎng)，粒子恰好做直線運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在，只加電場(chǎng)，當(dāng)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到x=R0平面(圖中虛線所示)時(shí),立即撤除電場(chǎng)同時(shí)加 上磁場(chǎng)，粒子繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，其軌跡與x軸交于點(diǎn) 不計(jì)重力求：(1)粒子到達(dá)x=R0平面時(shí)速度方向與x軸的夾角以及粒子到x軸 的距離(2)點(diǎn)的橫坐標(biāo)x答案 末檢測(cè)一、選擇題（共8小題,每小題6分，共48分）1如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而 平衡,A為

7、水平放置的直導(dǎo)線的截面導(dǎo)線中無(wú)電流時(shí)磁鐵對(duì)斜面的壓 力為N1;當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí)，磁鐵對(duì)斜面的壓力為N2,此時(shí)彈簧的 伸長(zhǎng)量減小了，則（）AN1N2,A中電流方向向內(nèi) DN1N2,A中電流方向向外答案D2 一個(gè)足夠長(zhǎng)的絕緣斜面，傾角為0罩于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B, 方向垂直于紙面向里，與水平面平行如圖所示，現(xiàn)有一帶電荷量為q、質(zhì)量為的小球在斜 面頂端由靜止開(kāi)始釋放，小球與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為w則（）A如果小球帶正電，小球在斜面上的最大速度為B如果小球帶正電，小球在斜面上的最大速度為如果小球帶負(fù)電，小球在斜面上的最大速度為D如果小球帶負(fù)電，小球在斜面上的最大速度為答案B3如圖所示，在光滑的

8、絕緣水平面上，一輕繩連著一個(gè)帶電小球繞豎直方向的軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做逆時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向豎直向下（本圖為俯視圖）若小球運(yùn)動(dòng)到圓周上的A點(diǎn)時(shí)，從繩子的連接處脫離，脫離后仍在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于以后小球運(yùn)動(dòng)情況以下說(shuō)法中正確的是（）A小球可能做逆時(shí)針的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑不變B小球可能做逆時(shí)針的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑減小小球可能做順時(shí)針的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑不變D小球可能做順時(shí)針的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑增大答案AD4金屬棒N兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后，懸掛于a、b兩點(diǎn)，且使其水平，棒 的中部處于水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于金屬棒，如圖所示當(dāng)棒中通有流向 N 的恒定電流時(shí)，懸線對(duì)棒有拉力為了減小懸線中

9、的拉力，可采用的辦法有 （）A適當(dāng)增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B使磁場(chǎng)反向適當(dāng)減小金屬棒中的電流強(qiáng)度 D使電流反向答案A（2009邢臺(tái)質(zhì)檢）如圖所示的天平可用于測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度 ，天平的右臂下面掛有一個(gè)不計(jì)重力的矩形線圈，寬度為L(zhǎng),共N匝,線圈下端懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面當(dāng)線圈 中通有方向如圖所示的電流I時(shí)，在天平左右兩邊加上質(zhì)量各為 1、2 的祛碼，天平平衡，當(dāng)電流反向（大小不變）時(shí),右邊再加上質(zhì)量為的祛碼后，天平重新平衡，由此可知（）A磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里，大小為B磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里，大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外，大小為D磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外，大小為

10、答案B6在某地上空同時(shí)存在著勻強(qiáng)的電場(chǎng)與磁場(chǎng)，一質(zhì)量為的帶正電小球， 在該區(qū)域內(nèi)沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示,關(guān)于場(chǎng)的分布情況可能的是（）A該處電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向重合 B電場(chǎng)豎直向上，磁場(chǎng)垂直紙面向里 電場(chǎng)斜向里側(cè)上方，磁場(chǎng)斜向外側(cè)上方，均與v垂直D電場(chǎng)水平向右, 磁場(chǎng)垂直紙面向里答案AB7環(huán)形對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置，其核心部是一個(gè)高度真空 的圓環(huán)狀的空腔若帶電粒子初速度可視為零，經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對(duì)撞機(jī)的環(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帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動(dòng)，下列

11、說(shuō)法中正確的是（）A對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的荷質(zhì)比q/越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大 B對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的荷質(zhì)比q/越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小 對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B,加速電壓U越大，粒子運(yùn)動(dòng)的周 期越小D對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B,不管加速電壓U多大，粒子運(yùn) 動(dòng)的周期都不變答案BD8如圖所示，長(zhǎng)方形abd長(zhǎng)ad=06，寬ab=03 ,、e分別是ad、b的中點(diǎn), 以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（邊界上無(wú)磁場(chǎng)），磁感應(yīng)強(qiáng)度B=02 T 一群不計(jì)重力、質(zhì)量=3X10-7 g、電荷量q=+2X10-3的帶電粒子以速度v=M02 /s沿垂 直于ad方向且垂直于磁

12、場(chǎng)射入磁場(chǎng)區(qū)域（）A從d邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在a邊B從a邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ab邊從d邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在a邊和ab邊D從a邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和be邊答案D二、計(jì)算論述題（共4小題，共2分淇中9、10小題各12分,11、12 小題各14分）9質(zhì)量為、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒N靜止于水平導(dǎo)軌上，通過(guò)N的電流為I,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向與導(dǎo)軌平面成0角斜向下，如圖所示，求棒N所受的支 持力大小和摩擦力大小答案 BILs 0 +g BILsin 010 （ 2009昌平質(zhì)檢）帶電粒子的質(zhì)量=17M0-27 g,電荷量q=16M0-19，以速度v=32M06 /s

13、沿著垂直于磁場(chǎng)方向同時(shí)又垂直于磁邊界的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=017 T,磁場(chǎng)的寬度l=10求：（1）帶電粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度多大？速度方向與入射方向之間的偏 折角多大？（2）帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間多長(zhǎng)？離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)偏離入射方向的 距離多大？答案 （1） 32M06 /s30 33X10-8 s2711如圖所示為置于真空中的實(shí)驗(yàn)裝置質(zhì)量為、電荷量為e、初速度為0的電子在加速電壓為U的加速電場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，之后又進(jìn)入被測(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（電子速度方向與磁場(chǎng)方向垂直）電子從剛進(jìn)入磁場(chǎng)P1到剛離開(kāi)磁場(chǎng)P2兩點(diǎn)間的距離為d試求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度答案12如圖所示，在坐標(biāo)系x的第一象限中存在沿軸正方向的