第4节 带电粒子在复合场中的运动.ppt

合力为零．在某次监测中，两触点的距离为3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160μV，磁感应强度的大小为0.040T.则血流速度的近似值和电极a、b的正负为( ) A．1.3m/s，a正、b负 B．2.7m/s，a正、b负 C．1.3m/s，a负、b正 D．2.7m/s，a负、b正 图8-4-9 A * 第4节 带电粒子在复合场中的运动 考点1：带电粒子在复合场中的直线运动 【例1】如图8-4-4所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场．一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中未标出)穿出．若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b(　　) A．穿出位置一定在O′点下方 B．穿出位置一定在O′点上方 C．运动时，在电场中的电势能一定减小 D．在电场中运动时，动能一定减小 图8-4-4 切入点：(1)质点做直线运动的条件；(2)动能定理． 【解析】a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动，则该粒子一定做匀速直线运动，故对粒子a有：Bqv=Eq，即只要满足E=Bv无论粒子带正电还是负电，粒子都可以沿直线穿出复合场区，当撤去磁场只保留电场时，粒子b由于电性不确定，故无法判断从O′点的上方或下方穿出，故AB错误；粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类平抛的运动，电场力做正功，其电势能减小，动能增大，故C项正确D项错误． 答案：C 点评：(1)解决带电粒子在复合场中的直线运动问题，核心是理解和运用物体做直线运动的条件：合外力为零(做匀速直线运动)或合外力方向与速度方向相同(做加速直线运动)、合外力方向与速度方向相反(做减速直线运动)． (2)洛伦磁力总是不做功． 考点2：带电粒子在复合场中的匀速圆周运动 【例2】(2010?安徽卷)如图8-4-5(1)所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场[如图8-4-5(2)所示]，电场强度的大小为E0，E＞0表示电场方向竖直向上．t=0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点．Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量． (1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小； (2)求电场变化的周期T； (3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值． 图8-4-5 切入点：受力分析后可推出微粒的直线运动一定是匀速直线运动． 点评：带电粒子在复合场中做匀速圆周运动，洛伦兹力恰好符合向心力的要求，所以，只要洛伦兹力以外的其他力的合力为零，洛伦兹力提供向心力，就能满足带电粒子在复合场中做匀速圆周运动的条件． 题型一：带电粒子在复合场中的一般曲线运动 且刚好到达D点，从D点飞出时磁场消失，不计空气阻力，g=10m/s2，cos37°=0.8，求： (1)小球带何种电荷． (2)小球离开D点后的运动 轨迹与直线AC的交点距C 点的距离． (3)小球在半圆轨道部分克 服摩擦力所做的功． 　图8-4-6 点评：带电粒子在复合场中的一般曲线运动问题属于综合性很强的应用问题，解决这类问题的关键，一是要正确分析受力情况，特别要注意洛伦兹力的大小和方向会随速度的大小和方向的变化而变化；二是要正确分析运动情况，特别要注意洛伦兹力随速度变化后又要反过来引起运动状态的变化；三是要正确分析各个力的做功情况，特别要注意洛伦兹力在任何时候都不做功的特点． 题型二：应用带电粒子在复合场中运动的仪器 【例4】(2010?北京卷)利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域． 图8-4-7 (1)设半导体薄片的宽度(c、f间距)为l，请写出UH和EH的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图8-4-10(a)中c、f哪端的电势高． (2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e，请导出霍尔系数RH的表达式．(通过横截面积S的电流I=nevS，其中v是导电电子定向移动的平均速率)． (3)图8-4-7(b)是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反．霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近．当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图象如图8-4-7(c)所示． ①若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达