2013高中物理专题复习课件《磁场》 第5讲 带电粒子(体)在复合场中的运动.ppt

* * 第十一章： 磁 场 重点难点诠释………………04 典型例题剖析………………06 适时仿真训练………………10 重点难点诠释 跟踪练习1 如图所示，一根细线悬吊着的小球，在垂直于匀强磁场方向的竖直面内摆动，图中B点为小球运动的最低位置，则( ) ［答案］ AC ［解析］ 带电小球在摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒，选项C正确；小球到达B点时速率相同，其加速度为 向心加速度， ，故选项A正确；因向左、向右过B点时， 速度方向相反，所受洛伦兹方向相反，绳的拉力大小不同，选项B、D均不对. A.小球向右和向左运动到B点时，小球的加速度相同 B.小球向右和向左运动到B点时，悬线对小球的拉力相同 C.小球向右和向左运动到B点时，具有的动能相同 D.小球向右和向左运动到B点时，具有的动量相同 跟踪练习2 如右图所示，厚度为h，宽度为d的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差.这种现象称为霍尔效应. 实验表明，当磁场不太强时， 电势差U、电流I和B的关系为 ，式中的 比例系数k称为霍尔系数. 重点难点诠释 霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差. ［解析］ (1)导体内的电流是由导体内的自由电子的定向移动而形成，电子所受洛伦兹力方向向上板，故A板带负电，上侧面A的电势低于下侧面A′的电势. (2)洛伦兹力F洛=Bqv=Bev. 重点难点诠释 设电流I是由电子的定向移动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题： (1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势 下侧面A′的电势.(填“高于”、“低于”或“等于”) (2)电子所受的洛伦兹力的大小 . (3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为 . (4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为 , 其中n代表导体板单位体积中电子的个数. ［答案］ (1)低于 (2)Bev (3) (4)见解析 重点难点诠释 (3) (4)稳定时：Bev=E·e. ∴E=Bv. 两侧面间的电势差UA′A=E·h=Bhv 又I=nevs=nev·(hd) ∴ ∴ ∴ 典型例题剖析 例2 如图所示，水平向右的匀强电场场强为E，水平方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.其间有竖直固定的绝缘杆，杆上套有一带正电荷量为q，质量为m的小球，小球与杆间的动摩擦因数为μ.已知mgμqE.现使小球由静止释放，试求小球在下滑过程中的最大加速度和最大速度. ［解析］ 做好小球运动过程的动态分析，找出极值对应的条件. 小球释放瞬间，受重力mg，水平向右的电场力F=qE，杆给小球向左的弹力FN，FN与F平衡，则FN=qE，向上的摩擦力f，因为mgμqE，所以小球加速下滑. 典型例题剖析 小球运动后，出现向左的洛伦兹力f洛=qvB，小球受力如图甲所示，则有 水平方向 FN+qvB=qE ① 竖直方向 mg－μFN=ma ② 解得 a=(mg+μqvB－μqE)/m ③ v↑→f洛↑→FN↓→f↓→F合↑→a↑ 可见小球做加速度增加的加速运动，在f=0，即FN=0时，加速度达到最大，由②式得：amax=g ［答案］ g 典型例题剖析 此时速度可由①式得 ，但速度继续增大，洛伦兹 力增大，支持力反向，受力如图乙.有： 水平方向 qvB=FN+qE ④ 竖直方向 mg－μFN=ma ⑤ 解得