2013高中物理專題復(fù)習(xí)課件《磁場》第5講帶電粒子(體)在復(fù)合場中的運動.ppt

1、第十一章： 磁 場,第5講 帶電粒子(體)在復(fù)合場中的運動,重點難點詮釋04,典型例題剖析06,適時仿真訓(xùn)練10,目 錄,重點難點詮釋,跟蹤練習(xí)1 如圖所示，一根細(xì)線懸吊著的小球，在垂直于勻強(qiáng)磁場方向的豎直面內(nèi)擺動，圖中B點為小球運動的最低位置，則( ),答案 AC,解析 帶電小球在擺動過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，選項C正確；小球到達(dá)B點時速率相同，其加速度為 向心加速度， ，故選項A正確；因向左、向右過B點時， 速度方向相反，所受洛倫茲方向相反，繩的拉力大小不同，選項B、D均不對.,A.小球向右和向左運動到B點時，小球的加速度相同 B.小球向右和向左運動到B點時，懸線對小球的拉力相同

2、C.小球向右和向左運動到B點時，具有的動能相同 D.小球向右和向左運動到B點時，具有的動量相同,跟蹤練習(xí)2 如右圖所示，厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A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(qiáng)時， 電勢差U、電流I和B的關(guān)系為 ，式中的 比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù).,重點難點詮釋,霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫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，橫向電場對電子施加與洛倫茲力相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就

3、會形成穩(wěn)定的電勢差.,解析 (1)導(dǎo)體內(nèi)的電流是由導(dǎo)體內(nèi)的自由電子的定向移動而形成，電子所受洛倫茲力方向向上板，故A板帶負(fù)電，上側(cè)面A的電勢低于下側(cè)面A的電勢. (2)洛倫茲力F洛=Bqv=Bev.,重點難點詮釋,設(shè)電流I是由電子的定向移動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題： (1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢 下側(cè)面A的電勢.(填“高于”、“低于”或“等于”) (2)電子所受的洛倫茲力的大小 . (3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，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件,證明霍爾系數(shù)為 , 其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個數(shù).,答案

4、 (1)低于 (2)Bev (3) (4)見解析,重點難點詮釋,(3) (4)穩(wěn)定時：Bev=Ee. E=Bv. 兩側(cè)面間的電勢差UAA=Eh=Bhv 又I=nevs=nev(hd) ,典型例題剖析,例2 如圖所示，水平向右的勻強(qiáng)電場場強(qiáng)為E，水平方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.其間有豎直固定的絕緣桿，桿上套有一帶正電荷量為q，質(zhì)量為m的小球，小球與桿間的動摩擦因數(shù)為.已知mgqE.現(xiàn)使小球由靜止釋放，試求小球在下滑過程中的最大加速度和最大速度.,解析 做好小球運動過程的動態(tài)分析，找出極值對應(yīng)的條件. 小球釋放瞬間，受重力mg，水平向右的電場力F=qE，桿給小球向左的彈力FN，F(xiàn)N

5、與F平衡，則FN=qE，向上的摩擦力f，因為mgqE，所以小球加速下滑.,典型例題剖析,小球運動后，出現(xiàn)向左的洛倫茲力f洛=qvB，小球受力如圖甲所示，則有 水平方向 FN+qvB=qE 豎直方向 mgFN=ma 解得 a=(mg+qvBqE)/m vf洛FNfF合a 可見小球做加速度增加的加速運動，在f=0，即FN=0時，加速度達(dá)到最大，由式得：amax=g,答案 g,典型例題剖析,此時速度可由式得 ，但速度繼續(xù)增大，洛倫茲 力增大，支持力反向，受力如圖乙.有： 水平方向 qvB=FN+qE 豎直方向 mgFN=ma 解得 a=(mgqvB+qE)/m 小球運動的動態(tài)過程為： vf洛FNfF

6、合a 小球做加速度減小的加速運動，在a=0時速度達(dá)到最大，由式得vmax=(mg+qE)/Bq.,典型例題剖析,例5 如圖所示，電子源每秒鐘發(fā)射2.501013個電子，以v0=8.00106 m/s 的速度穿過P板上A孔，從M、N兩平行板正中央進(jìn)入兩板間，速度方向平行于M且垂直于兩板間的勻強(qiáng)磁場，M、N間電壓始終為UMN=80.0 V，兩板間距離d=1.00103 m.電子在MN間做勻速直線運動后進(jìn)入由C、D兩平行板組成的已充電的電容器中，電容器電容為8108F,電子達(dá)到D板后就留在D板上.在t1=0時刻，D板電勢較C板高818 V.在t2=T時刻，開始有電子達(dá)到M板上.已知電子質(zhì)量為m=9.

7、11031 kg，電荷量e=1.61019 C，電子從A孔到D板的運動時間不計, C、P兩板均接地, 電子間不會發(fā)生碰撞.求： (1)M、N間勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度;,典型例題剖析,解析 (1)電場力與洛倫茲力相平衡，電子束不發(fā)生偏 轉(zhuǎn)，即 解得 (2)電子不斷與D板上的正電荷中和，完全中和后又在D板上積累起負(fù)電荷，電子在電容器中做減速運動，設(shè)電勢差為U時，電子到D板速度恰為零，然后反向運動，以速度v0回,(2)時刻T及達(dá)到M板上每個電子的動能;(以eV為單位) (3)在時刻t3=3T/5，達(dá)到D板上的電子流的功率.,典型例題剖析,到M、N間，此時受到的電場力和洛倫茲力都向上，電子最終 打到M板上.根據(jù)動能定理， 解得 D板的電量變化為 q=CU=C(U+U)=8105 C，此即打到D板上的電 子的總電量，因此 考慮從電子速度為零至電子達(dá)到M板上，設(shè)電子達(dá)到M板 上時的動能為Ek，根據(jù)動能定理， 解得,答案 (1)1102 T