11届高二物理教学案一体化第三章 磁场新人教版选修3-1VIP免费

第九课时带电粒子在复合场中运动自主学习一、带电粒子在复合场中的运动情况分析1.复合场：指重力场、电场和磁场并存，或其中某两场并存，或分区域存在。粒子连续运动时，一般要同是考虑重力、洛伦兹力和电场力的作用。2.三种场的不同特点比较力的特点功和能的特点重力场①大小：G=mg②方向：竖直向下①重力做功与路径无关②重力做功改变物体重力势能静电场①大小：F=qE②方向：正电荷受力方向与场强方向相同；负电荷受力方向与场强方向相反①电场力做功与路径无关②W=qU③电场力做功改变电势能磁场①洛伦兹力F=②方向符合左手定则洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的动能二、复合场综合应用实例1.速度选择器：选择V=E/B的粒子例1如图所示为一速度选择器的原理图，K为电子枪，由枪中沿水平方向射出的电子，速率大小不一。当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S，设产生匀强电场的场强为E，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为B，问：速度为多大的电子才能通过小孔S？问题1：请在上图中画出带电粒子的受力分析图（正电荷、负电荷）？问题2：带电粒子匀速通过速度选择器的条件：问题3：当进入速度选择器的带电粒子的速度大于E/B，及小于E/B，会如何？问题4：假如粒子以速度E/B从右侧飞入速度选择器还能匀速通过它吗？2.磁流体发电机例2磁流体发电是一项新兴持术，它可以把气体的内能直接转化为电能，如图所示是磁流体发电机的模型，匀强磁场磁感应强度为B，平行金属板A、B相距为d，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性）垂直喷入磁场，便可在A、B两板间产生电压，在外电路负载中获得电流。（1）试说明磁流体发电机的原理。（2）若等离子体以速度v垂直射入磁场，外电流负载电阻为R，不计等离子气体的电阻，则此发电机的电动势E和总功率P为多大？29K3.电磁流量计例3为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图11所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b，c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个表面内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的屯压U。若用Q表示污水流量(单位时间内流出的污水体积)，则(1)污水中既有正离子，也有负离子，前、后表面电势的高低与正、负离子的浓度__________关(填“有”或“无”)；(2)前、后表面中心势高的是__________表面(填“前”或“后”)：(3)试推出污水流量Q与两极间电压U的关系式。例４如图所示，在竖直平面内有一个正交的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为1T，电场强度为10N/C，一个带正电的微粒，q=2×10-6C，质量m=2×10-6㎏，在这正交的电场的磁场内恰好做匀速直线运动，则带电粒子运动的速度大小多大？方向如何？四、课后作业1．如图所示，有一带电小球，从两竖直的带电平行板上方某高度处自由落下，两板间匀强磁场方向垂直纸面向外，则小球通过电场、磁场空间时BA．可能做匀加速直线运动B．一定做曲线运动C．只有重力做功D．电场力对小球一定做正功2.在图中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场.已知从左方水平射入的电子，穿过这区域时未发生偏转，设重力可以忽略不计，则在这区域中的E和B的方向可能是().A．E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同B．E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反C．E竖直向上，B垂直纸面向外D．E竖直向上，B垂直纸面向里3．某空间存在着正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里，E=N/C，B=1T，现有一个质量m=2×10-6kg，q=2×10-6C的液滴以多大速度运动时能做匀速运动？速度方向如何？304．如图所示，将倾角为θ的光滑绝缘斜面固定于水平面上，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，一小物体质量为m，带电量为+q，从斜面顶端由静止开始滑下，已知物体对斜面的弹力在逐渐减小，则物块带什么电？当物块刚离开斜面时速度为多大？物块在斜面上所走过的距离为多少5．如图所示，在x轴上方有水平向左的匀强电场，电场强...