【志鴻優(yōu)化設(shè)計】高考物理第一輪復(fù)習(xí) （梳理自測+理解深化+鞏固提升）第八章磁場第三節(jié)帶電粒子在復(fù)合場中的運動教學(xué)案 魯科版.doc

第三節(jié)帶電粒子在復(fù)合場中的運動一、復(fù)合場1復(fù)合場（1）疊加場：電場、_、重力場共存，或其中某兩場共存。（2）組合場：電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊或在同一區(qū)域，電場、磁場_出現(xiàn)。2三種場的比較二、帶電粒子在復(fù)合場中的應(yīng)用舉例1質(zhì)譜儀（1）構(gòu)造：如圖所示，質(zhì)譜儀由粒子源、加速電場、勻強磁場和照相底片組成。（2）功能：測量同位素的質(zhì)量和比荷。（3）工作原理：質(zhì)子數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)不同的原子互稱為同位素。在圖中，如果容器a中含有電荷量相同而質(zhì)量有微小差別的粒子，它們先在加速電場中由靜止被加速，然后進(jìn)入磁場后將沿著不同的半徑做圓周運動，打在照相底片不同的地方，在底片上形成若干譜線狀的細(xì)條，叫質(zhì)譜線。每一條對應(yīng)于一定的質(zhì)量，從譜線的位置可以知道圓周的半徑r，如果再已知帶電粒子的電荷量q，就可算出它的質(zhì)量。根據(jù)動能定理可以求出粒子離開電場時的速度v_；根據(jù)洛倫茲力提供向心力得粒子軌道半徑r_。聯(lián)立以上方程可得粒子的比荷_，若已知q，則粒子的質(zhì)量m_。2回旋加速器（1）構(gòu)造：如圖所示，回旋加速器由兩個半圓形d形盒組成，d形盒處于勻強磁場中，其狹縫處接交流電源?；匦铀倨鞯膁形盒（2）原理：交流電周期與粒子做勻速圓周運動的周期_，粒子在圓周運動的過程中一次一次經(jīng)過d形盒縫隙，兩d形盒間的電勢差一次一次地反向，粒子就會一次一次地加速，最終從d形盒的邊沿被引出。若d形盒的半徑為r，則由qvbm得最大動能ekm，可見帶電粒子獲得的最大能量由_和_決定。3粒子速度選擇器（1）構(gòu)造：平行板中電場強度e和磁感應(yīng)強度b互相_，這種裝置能把具有一定_的粒子選擇出來，所以叫速度選擇器。（2）帶電粒子能夠勻速沿直線通過速度選擇器的條件是_，即v_。速度v與粒子電荷量、電性、質(zhì)量無關(guān)。4磁流體發(fā)電機（1）磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù)。（2）根據(jù)左手定則，如圖中的b是發(fā)電機_。（3）磁流體發(fā)電機兩極板間的距離為l，等離子體速度為v，磁場的磁感應(yīng)強度為b，則由qeqqvb得兩極板間能達(dá)到的最大電勢差u_。5電磁流量計工作原理：如圖所示，圓形導(dǎo)管直徑為d，用_制成，導(dǎo)電液體在管中向左流動，導(dǎo)電流體中的自由電荷（正、負(fù)離子）在洛倫茲力的作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢差，形成電場，當(dāng)自由電荷所受的電場力和洛倫茲力平衡時，a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定，即：qvb_，所以v_，因此液體流量qsv。6霍爾效應(yīng)在勻強磁場中放置一個矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)_與電流方向垂直時，導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了_，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾電勢差，其原理如圖所示。7電視顯像管電視顯像管是應(yīng)用電子束_（填“電偏轉(zhuǎn)”或“磁偏轉(zhuǎn)”）的原理來工作的，使電子束偏轉(zhuǎn)的_（填“電場”或“磁場”）是由兩對偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的。顯像管工作時，由_發(fā)射電子束，利用磁場來使電子束偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電視技術(shù)中的_，使整個熒光屏都在發(fā)光。1一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)（電子重力不計），則（）a此空間一定不存在磁場b此空間一定不存在電場c此空間可能只有勻強磁場，方向與電子速度方向垂直d此空間可能同時有電場和磁場2一個帶電粒子以初速度v0垂直于電場方向向右射入勻強電場區(qū)域，穿出電場后接著又進(jìn)入勻強磁場區(qū)域。設(shè)電場和磁場區(qū)域有明確的分界線，且分界線與電場強度方向平行，如圖中的虛線所示。在如圖所示的幾種情況下，可能出現(xiàn)的是（）3如圖為一“濾速器”裝置的示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔o進(jìn)入a、b兩板之間。為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強磁場，使所選電子仍能沿水平直線oo運動，由o射出。不計重力作用?？赡苓_(dá)到上述目的的辦法是（）a使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向里b使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向里c使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向外d使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向外4易錯辨析：請你判斷下列表述正確與否，對不正確的，請予以更正。（1）利用回旋加速器可以將帶電粒子的速度無限制的加速。（2）粒子能否通過速度選擇器，除與速度有關(guān)外，還與粒子的帶電正、負(fù)有關(guān)。（3）磁流體發(fā)電機中，根據(jù)左手定則，可以確定正、負(fù)粒子的偏轉(zhuǎn)方向，從而確定正、負(fù)極或電勢高低。一、對速度選擇器的理解自主探究1（2012廣東汕頭教學(xué)質(zhì)量測評）如圖所示，水平放置的兩塊平行金屬板，充電后與電源斷開。板間存在著方向豎直向下的勻強電場e和垂直于紙面向里、磁感強度為b的勻強磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子（不計重力及空氣阻力），以水平速度v0從兩極板的左端中間射入場區(qū)，恰好做勻速直線運動。則（）a粒子一定帶正電b若僅將板間距離變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子運動軌跡偏向下極板c若將磁感應(yīng)強度和電場強度均變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子仍將做勻速直線運動d若撤去電場，粒子在板間運動的最長時間可能是思考：復(fù)合場中粒子重力是否考慮如何判斷？歸納要點1解決有電場力和洛倫茲力參與的力學(xué)問題的思路：受力分析，注意洛倫茲力與速度垂直且與速度有關(guān)的特點，利用帶電粒子在復(fù)合場中做直線運動的條件，合力為零或合力方向與粒子速度方向在同一條直線上分析相關(guān)問題。值得注意的是，當(dāng)帶電粒子受洛倫茲力和恒力作用而做直線運動時，其一定是勻速直線運動，合力為零。2速度選擇器具有單向性，即具有單一的入口和出口。二、對回旋加速器的理解自主探究2回旋加速器是用于加速帶電粒子，使之獲得很大動能的儀器，其核心部分是兩個d形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒間狹縫中形成勻強電場，使粒子每次穿過狹縫都得到加速；兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為q、質(zhì)量為m，為rmax，磁場的磁感應(yīng)強度為b，其運動軌跡如圖所示，問：（1）粒子在盒內(nèi)磁場中做何種運動？（2）粒子在兩盒間狹縫內(nèi)做何種運動？（3）所加交變電壓頻率為多大？粒子運動角速度為多大？（4）粒子離開加速器時速度為多大？（5）設(shè)兩d形盒間電場的電勢差為u，盒間距離為d，求加速到上述能量所需的時間。思考1：加速電壓越大，粒子最終獲得的動能越大嗎？思考2：經(jīng)回旋加速器加速的粒子最終獲得的動能與哪些因素有關(guān)？思考3：高頻電源的周期與粒子在磁場中運轉(zhuǎn)的周期有什么關(guān)系？歸納要點1回旋加速器的最大動能ekmax：由于d形盒的半徑r一定，由軌道半徑公式可知vmax，所以最大動能ekmaxmv?？梢?，雖然洛倫茲力對帶電粒子不做功，但ekmax卻與b有關(guān)。由于nqumvekmax，進(jìn)一步可知，加速電壓的高低只會影響帶電粒子加速的總次數(shù)，并不影響回旋加速后的最大動能。2在回旋加速器內(nèi)運動時間的求法：設(shè)加速了n次，則在磁場中轉(zhuǎn)了周，t磁t。在電場中的運動可看成連續(xù)的勻加速直線運動，運動位移為nd，而平均速度，vmax為最后加速得到的速度，所以ndt電，t電。三、對霍爾效應(yīng)的理解自主探究3利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。如圖甲，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場b中，在薄片的兩個側(cè)面a、b間通以電流i時，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場eh，同時產(chǎn)生霍爾電勢差uh。當(dāng)電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時，eh和uh達(dá)到穩(wěn)定值，uh的大小與i和b以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式uhrh，其中比例系數(shù)rh稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)。（1）設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度（c、f間距）為l，請寫出uh和eh的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請判斷圖甲中c、f哪端的電勢高；（2）已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，請導(dǎo)出霍爾系數(shù)rh的表達(dá)式（通過橫截面積s的電流inevs，其中v是導(dǎo)電電子定向移動的平均速率）；（3）圖乙是霍爾測速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個永磁體，相鄰永磁體的極性相反。霍爾元件置于被測圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號圖象如圖丙所示。a若在時間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為p，請導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速n的表達(dá)式。b利用霍爾測速儀可以測量汽車行駛的里程。除此之外，請你展開“智慧的翅膀”，提出另一個實例或設(shè)想。思考1：有的同學(xué)認(rèn)為“根據(jù)左手定則，正電荷向f側(cè)面偏轉(zhuǎn)，故f端電勢高于c端電勢。”請分析該同學(xué)錯在什么地方。思考2：帶電粒子在電場與磁場的復(fù)合場中運動時，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，都存在怎樣的力學(xué)關(guān)系？歸納要點1無論是速度選擇器、回旋加速器、質(zhì)譜儀，還是電磁流量計、霍爾電勢差，其實質(zhì)都是帶電粒子在電磁場中的運動，只是運動過程較復(fù)雜而已。2解題思路主要有：（1）力和運動的關(guān)系。根據(jù)帶電體所受的力，運用牛頓第二定律并結(jié)合運動學(xué)規(guī)律求解。（2）功能關(guān)系。根據(jù)場力及其他外力對帶電粒子做功引起的能量變化或全過程中的功能關(guān)系解決問題，這條線索不但適用于均勻場，也適用于非均勻場，因此要熟悉各種力做功的特點。命題研究一、帶電粒子在組合場中的運動【題例1】在平面直角坐標(biāo)系xoy中，第象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強電場，第象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為b。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的m點以速度v0垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上的n點與x軸正方向成60角射入磁場，最后從y軸負(fù)半軸上的p點垂直于y軸射出磁場，如圖所示 。不計粒子重力，求：（1）m、n兩點間的電勢差umn；（2）粒子在磁場中運動的軌道半徑r；（3）粒子從m點運動到p點的總時間t。思路點撥：根據(jù)粒子在不同區(qū)域內(nèi)的運動特點和受力特點畫出軌跡，分別利用類平拋和圓周運動的分析方法列方程求解。解題要點：規(guī)律總結(jié)解決帶電粒子在組合場中運動問題的思路方法命題研究二、帶電粒子在復(fù)合場中的運動【題例2】如圖甲所示，寬度為d的豎直狹長區(qū)域內(nèi)（邊界為l1、l2），存在垂直紙面向里的勻強磁場和豎直方向上的周期性變化的電場（如圖乙所示），電場強度的大小為e0，e0表示電場方向豎直向上。t0時，一帶正電、質(zhì)量為m的微粒從左邊界上的n1點以水平速度v射入該區(qū)域，沿直線運動到q點后，做一次完整的圓周運動，再沿直線運動到右邊界上的n2點。q為線段n1n2的中點，重力加速度為g。上述d、e0、m、v、g為已知量。（1）求微粒所帶電荷量q和磁感應(yīng)強度b的大?。唬?）求電場變化的周期t；（3）改變寬度d，使微粒仍能按上述運動過程通過相應(yīng)寬度的區(qū)域，求t的最小值。思路點撥：正確分析帶電粒子的受力情況和運動情況，根據(jù)不同的運動過程及物理模型選擇合適的物理規(guī)律列方程求解。解題要點：規(guī)律總結(jié)帶電粒子在復(fù)合場中運動的分析方法（1）弄清復(fù)合場的組成。（2）進(jìn)行受力分析。（3）確定帶電粒子的運動狀態(tài)，注意運動情況和受力情況的結(jié)合。（4）對于粒子連續(xù)通過幾個不同種類的場時，要分階段進(jìn)行處理。（5）畫出粒子運動軌跡，靈活選擇不同的運動規(guī)律。當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運動時，根據(jù)受力平衡列方程求解。當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運動時，應(yīng)用牛頓定律結(jié)合圓周運動規(guī)律求解。當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運動時，一般用動能定理或能量守恒定律求解。對于臨界問題，注意挖掘隱含條件。1如圖所示為磁流體發(fā)電機的原理圖：將一束等離子體噴射入磁場，在場中有兩塊金屬板a、b，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓。如果射入的等離子體速度均為v，兩金屬板的板長為l，板間距離為d，板平面的面積為s，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為b，方向垂直于速度方向，負(fù)載電阻為r，等離子體充滿兩板間的空間。當(dāng)發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，電流表示數(shù)為i。那么板間電離氣體的電阻率為（）a（r） b（r）c（r） d（r）2如圖所示，空間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向外的勻強磁場，一帶電液滴從靜止開始自a點沿曲線acb運動，到達(dá)b點時，速度為零，c點是運動的最低點，則液滴一定帶負(fù)電；液滴在c點時動能最大；液滴在c點電勢能最?。灰旱卧赾點機械能最小以上敘述正確的是（）a bc d3（2012濰坊模擬）如圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒以速度v與水平方向成45角進(jìn)入勻強電場和勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。如果微粒做勻速直線運動，則下列說法正確的是（）a微粒受電場力、洛倫茲力、重力三個力作用b微粒受電場力、洛倫茲力兩個力作用c勻強電場的電場強度ed勻強磁場的磁感應(yīng)強度b4如圖甲所示，在坐標(biāo)系xoy內(nèi)，沿x軸分成寬度均為l0.30 m的區(qū)域，其間存在電場和磁場。規(guī)定電場方向沿x軸負(fù)方向為正，電場強度大小是e01.5104 v/m；磁場方向垂直坐標(biāo)平面且規(guī)定方向向里為正，磁感應(yīng)強度大小b07.5104 t，ex，bx圖線如圖乙所示。某時刻初速度為零的電子從坐標(biāo)原點開始運動，電子電荷量e1.61019 c，電子質(zhì)量m9.01031 kg，不計重力，不考慮電子因高速運動而產(chǎn)生的影響，計算中取3。求：甲乙（1）電子經(jīng)過xl處時速度的大??；（2）電子從x0運動至x3l處經(jīng)歷的時間；（3）電子到達(dá)x6l處時的縱坐標(biāo)。磁偏轉(zhuǎn)問題圓心確定四法帶電粒子（不計重力）垂直射入勻強磁場，粒子的運動軌跡是圓周或圓弧。這類問題是常見的典型的力學(xué)、磁場知識結(jié)合的綜合題，在高考中多次考查，是考試的難點。求解這類問題的關(guān)鍵是：定圓心畫出軌跡，求出半徑，確定圓心角等。其中解決帶電粒子在有界磁場中的運動、確定圓心是解題的難點。下面介紹磁偏轉(zhuǎn)問題圓心確定常用的四種方法：一、半徑法適用情況：如果已知帶電粒子的出射速度和入射速度方向，分別作出過入射點和出射點速度方向的垂線，兩垂線的交點便是圓心，如圖所示?！纠}1】電視機的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是使用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為u的加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強磁場區(qū)，如圖所示，磁場方向垂直于圓面。磁場區(qū)的中心為o，半徑為r。當(dāng)不加磁場時，電子束將通過o點而達(dá)到屏幕的中心m點。為了讓電子束射到屏幕邊緣p，需要加磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，此時磁場的磁感應(yīng)強度為多大？（已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e）解題要點：二、角平分線法適用情況：如果已知帶電粒子的出射速度和入射速度方向，則入射速度方向的延長線和出射速度方向的反向延長線夾角的角平分線與入射速度垂線的交點就是圓心。如圖所示?！纠}2】一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子，以速度v0從o點沿y軸正方向射入磁感應(yīng)強度為d的一圓形勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面，粒子飛出磁場區(qū)域后，從d處穿過x軸，速度方向與x軸正方向夾角為30，不計重力。求：（1）圓形磁場區(qū)域的最小面積；（2）粒子從o點進(jìn)入磁場區(qū)域到達(dá)d點所經(jīng)歷的時間及d點坐標(biāo)。解題要點：三、垂直平分線法適用情況：如果已知帶電粒子的入射速度方向和做圓周運動軌跡的一條弦，先作出過入射點速度方向的垂線，然后作弦的垂直平分線，兩垂線的交點便是圓心?！纠}3】如圖，虛線mn是一垂直紙面的平面與紙面的交線，在平面右側(cè)的空間存在磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場，方向垂直紙面向外，o是mn上的一點，從o點可以向磁場區(qū)域發(fā)射電荷量為q、質(zhì)量為m、速率為v的粒子，粒子射入磁場時的速度可在紙面內(nèi)各個方向。已知先后射入的兩個粒子恰好在磁場中給定的p點相遇，p到o點的距離為l，不計重力及粒子間的相互作用。（1）求所考查的粒子在磁場中運動的軌道半徑；（2）求這兩個粒子從o點射入磁場時的時間間隔。解題要點：四、直角直徑法適用情況：如果已知帶電粒子的入射速度方向和過入射點的一條弦，先作出過入射點速度方向的垂線，然后過弦的另一端點作弦的垂線，兩垂線的交點和入射點的連線便是該圓的直徑，作直徑的中點便是圓心?！纠}4】在直角坐標(biāo)系xoy中，有一半徑為r的圓形勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度為b，磁場方向垂直xoy平面指向紙面內(nèi)，該區(qū)域的圓心坐標(biāo)為（r,0），有一個質(zhì)量為m，帶電荷量為q的粒子，由靜止經(jīng)電場加速后從點（0，）沿x軸正方向射入磁場，粒子從射入到射出磁場通過了該磁場的最大距離，不計重力影響。試求：（1）粒子在磁場區(qū)域經(jīng)歷的時間；（2）加速電場的電壓。解題要點：參考答案基礎(chǔ)梳理自測知識梳理一、1（1）磁場（2）交替2mg豎直向下路徑重力勢能qe相同相反路徑qu電勢能qvb左手動能二、1（3）2（2）相同磁感應(yīng)強度d形盒半徑3（1）垂直速度（2）qeqvbe/b4（2）正極（3）blv5非磁性材料qeq6磁場方向電勢差7磁偏轉(zhuǎn)磁場陰極掃描基礎(chǔ)自測1d解析：若此空間只存在磁場，當(dāng)vb時，電子不會偏轉(zhuǎn)，a錯誤；當(dāng)此空間只存在勻強電場，電子運動方向與電場線平行時，運動方向不變化，b錯誤；此空間若只有勻強磁場，且方向與電子速度方向垂直時，電子將做勻速圓周運動，c錯誤；此空間若同時有電場和磁場，且eb，當(dāng)qeqvb時，電子將做勻速直線運動，d正確。2ad3ad解析：電子沿直線穿過時，滿足qeqvb，當(dāng)a板電勢高于b板時，電子受的電場力方向向上，則洛倫茲力應(yīng)向下，故磁場方向垂直紙面向里，a正確，c錯誤；同理可判斷d正確，b錯誤。4答案：（1）錯誤?；匦铀倨骷铀俚膸щ娏Ｗ樱芰窟_(dá)到2530 mev后，就很難再加速了。因為按照狹義相對論，粒子的質(zhì)量隨著速度的增加而增大，而質(zhì)量的變化會導(dǎo)致其回轉(zhuǎn)周期的變化，從而破壞了與電場變化周期的同步性。（2）錯誤。粒子通過速度選擇器的條件是qeqvb，即v，所以粒子是否能通過速度選擇器，只與速度有關(guān)，與粒子種類、帶電正、負(fù)無關(guān)。（3）正確。核心理解深化【自主探究1】cd解析：不計重力，粒子僅受電場力和磁場力做勻速直線運動，合力為零。電場力與磁場力等大反向。該粒子可以帶正電荷，也可以帶負(fù)電荷，a錯。僅將板間距離變?yōu)樵瓉淼?倍，由于帶電荷量不變，板間電場強度不變，帶電粒子仍做勻速直線運動，b錯。若將磁感應(yīng)強度和電場強度均變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子所受電場力和磁場力均變?yōu)樵瓉淼?倍，仍將做勻速直線運動，c對。若撤去電場，粒子將偏向某一極板，甚至從左側(cè)射出，粒子在板間運動的最長時間可能是在磁場中運動周期的一半，d對。提示：（1）對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因為其重力一般情況下與電場力或磁場力相比太小，可以忽略；而對于一些實際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等一般應(yīng)當(dāng)考慮其重力。（2）在題目中有明確說明是否要考慮重力的，這種情況按題目要求處理比較正規(guī)，也比較簡單。（3）不能直接判斷是否要考慮重力的，在進(jìn)行受力分析與運動分析時，要結(jié)合運動狀態(tài)確定是否要考慮重力?！咀灾魈骄?】答案：（1）（2）見解析（3）（4）（5）解析：（1）d形盒由金屬導(dǎo)體制成，可屏蔽外電場，因而盒內(nèi)無電場。盒內(nèi)存在著垂直盒面的磁場，故粒子在盒內(nèi)磁場中做勻速圓周運動。（2）兩盒間狹縫內(nèi)存在勻強電場，且粒子速度方向與電場方向在同一直線上，故粒子做勻加速直線運動。（3）粒子在電場中運動時間極短，高頻交變電壓頻率要符合粒子回旋頻率回旋頻率f角速度2f。（4）因粒子最大回旋半徑為rmax，故rmax，即vmax。（5）粒子每旋轉(zhuǎn)一周增加能量為2qu，設(shè)粒子在加速器中回旋次數(shù)為n，則mvn2qun粒子在磁場中運動時間為t1nt粒子在電場中的運動可等效為初速度為零的勻加速直線運動，設(shè)其運動時間為t2。2ndt，t2粒子在回旋加速器中運動的總時間為tt1t2。提示：1不是，粒子最終獲得的動能與電壓無關(guān)。2ekmaxmv，rd，故ekmaxmv，最大動能取決于回旋加速器d形盒的直徑以及磁感應(yīng)強度b的大小。3兩者相等。粒子在勻強磁場中的運轉(zhuǎn)周期與速率和半徑無關(guān)，且t。盡管粒子運轉(zhuǎn)的速率和半徑不斷增大，但粒子每轉(zhuǎn)半周的時間t不變。因此，要實現(xiàn)回旋加速，必須使高頻電源的周期與粒子運轉(zhuǎn)的周期相等（同步），即t電t磁。【自主探究3】答案：（1）uhehlc端電勢高（2）rh（3）見解析解析：（1）根據(jù)勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系ued得，uhehl。根據(jù)左手定則知，電子受指向f側(cè)面的洛倫茲力，因而在f側(cè)面積累，所以c端電勢高。（2）由uhrh得rhuhehl當(dāng)電場力與洛倫茲力相等時eehevb得ehvb又inevs將代入，得rhvblvl（3）a由于在時間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為p，則pmnt圓盤轉(zhuǎn)速為nb提出的實例或設(shè)想合理即可提示：1本題中半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，因此受洛倫茲力的研究對象是電子，根據(jù)左手定則可知電子向f側(cè)面偏轉(zhuǎn)，f側(cè)面上聚集電子，故c端電勢高。該同學(xué)錯在認(rèn)為導(dǎo)電的是正電荷。2qeqvb或qqvb，這是解決這類題目的突破口之一。考向探究突破【題例1】答案：（1）（2）（3）解析：（1）設(shè)粒子過n點時的速度為v，有cos v2v0粒子從m點運動到n由動能定理得：qumnmv2mv所以umn。（2）根據(jù)洛倫茲力提供向心力得：qvbm則r（3）設(shè)由mn用時間t1，np用時間t2。在電場中粒子做類平拋運動，水平方向上rsin v0t1，故t1。在磁場中做圓周運動的圓心角120，則t2t。所以總時間tt1t2?！绢}例2】答案：（1）（2）（3）解析：（1）微粒做直線運動，則mgqe0qvb微粒做圓周運動，則mgqe0聯(lián)立得qb。（2）設(shè)微粒從n1運動到q的時間為t1，做圓周運動的周期為t2，則vt1qvbm2rvt2聯(lián)立得t1，t2電場變化的周期tt1t2。（3）若微粒能完成題述的運動過程，要求d2r聯(lián)立得r設(shè)n1q段直線運動的最短時間為tmin，由得tmin因t2不變，t的最小值tmintmint2。演練鞏固提升1a解析：根據(jù)磁流體發(fā)電機的原理可推知：a、b板間產(chǎn)生的電動勢為ebdv，a、b板間的等效電阻r，根據(jù)閉合電路的歐姆定律得：i，聯(lián)立可得，a正確。2c解析：液滴偏轉(zhuǎn)是由于受洛倫茲力作用，據(jù)左手定則可判斷液滴一定帶負(fù)電。液滴所受電場力必向上，而液滴能夠從靜止向下運動，是因為重力大于電場力。由ac合力做正功，故在c處液滴的動能最大。而由于ac克服電場力做功最多，電勢能增加最多，又機械能與電勢能的和不變，因此，由ac機械能減小最多，故液滴在c點機械能最小。故選c。3a解析：因為微粒做勻速直線運動，所以微粒所受合力為零，受力分析如圖所示，微粒在重力、電場力和洛倫茲力作用下處于平衡狀態(tài)，可知，qemg，qvbmg，得電場強度e，磁感應(yīng)強度b。4答案：（1）4.0107 m/s（2）3.8108 s（3）0.85 m解析：（1）xl處電子的速度為v1ee0lmvv14.0107 m/s（2）電子在x0至xl間運動的時間為t1t11.5108 s電子在xl至x3l間的磁場中運動的半徑為r1，運動的時間為t2ev1b0m，r10.30 m由幾何關(guān)系知，電子在xl至x3l間的磁場中的運動軌跡為兩個四分之一圓周且tt222.3108 s所以，電子從x0運動到x3l處經(jīng)歷的時間tt1t23.8108 s（3）x4l處電子的