运动电荷在磁场中受到的力习题课

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1、运动电荷运动电荷在磁场中受到的力在磁场中受到的力第三章第三章 磁场磁场习题课习题课一、电视显像管的工作原理一、电视显像管的工作原理 1 1、要使电子打在、要使电子打在A A点，偏转磁场点，偏转磁场应该沿什么方向？应该沿什么方向？垂直纸面向外垂直纸面向外2 2、要、要使使电子打在电子打在B B点，偏转磁场点，偏转磁场应该沿什么方向？应该沿什么方向？垂直纸面向里垂直纸面向里3 3、要、要使使电子打从电子打从A A点向点向B B点逐渐移动，偏转磁场应点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小，先垂直纸面向外并逐渐减小，然后垂直纸面向里并逐渐增大。然后垂直纸面向里并逐渐增大

2、。洛伦兹力在现代科技中的应用4.4.如果电视机荧屏上没有图像，只有一条水平亮线，如果电视机荧屏上没有图像，只有一条水平亮线，故障可能出现在哪里？故障可能出现在哪里？分析：使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的，分别产生水平方向和竖直方向的磁场。水平磁场使电子束产生竖直方向的分速度，而竖直磁场使电子束产生水平分速度。这种扫描技术的应用使电子束打在荧光屏上的光点能不断移动。荧光屏上只有一条亮线，说明电子束在竖直方向的运动荧光屏上只有一条亮线，说明电子束在竖直方向的运动停止了。故障可能是，在显像管的偏转区产生水平方向停止了。故障可能是，在显像管的偏转区产生水平方向磁场的线圈上没有电流通过。磁场的线圈上

3、没有电流通过。区别：带电粒子在电场和磁场中的偏转。如图所示，在平行板电容器与电场垂直的方向叠加一磁场，电场强度为E，磁感应强度为B，一正电荷电量为q，不计重力。以速度v从左端射入，若要使该电荷在两板间做匀速直线运动，求速度v的大小。【问题探究】+v【思考】电荷的偏转与其电量、质量是否有关？应用速度选择器速度选择器 原理原理：如右图所示，所受重力可忽：如右图所示，所受重力可忽 略不计，运动方向相同而速率不同的正粒略不计，运动方向相同而速率不同的正粒 子组成的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的子组成的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中，已知电场强度为场区中，已知电场强

4、度为 E，磁感应强度为，磁感应强度为B，方向垂直于纸，方向垂直于纸面向里，若粒子运动轨迹不发生偏折面向里，若粒子运动轨迹不发生偏折，必须满足平，必须满足平 衡条件：衡条件：qBvqE，故，故 vEB这样就把满足这样就把满足vEB的粒子从速的粒子从速度选择器中选择出来了度选择器中选择出来了 特点 a速度选择器只选择速度(大小、方向)而不选择粒子的质量和电量若从右侧入射则不能穿出场区 b速度选择器B、E、v三个物理量的大小、方向互相约束，以保证粒子受到的电场力和洛伦兹力等大、反向如图中只改变磁场B的方向，粒子将向下偏转磁流体发电机磁流体发电机目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，它可以

5、把气体的内能直接转化为电能，如右图表示出了它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒而从整体上来说是呈电中性)喷射入磁场，在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集，使两板间产生电势差，相当于直流电源的两极。若平行金属板间距为d，匀强磁场的磁感应强度为B，等离子体流速为v，气体从一侧面垂直磁场射入板间，不计气体电阻，外电路电阻为R，则两板间最大电压和可能达到的最大电流为多少？以下说法中，正确的是()A电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力B运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力C洛伦兹力对运动电荷一定不做功D洛伦兹力可改变运动电荷的速度 解析：当v等于0或v平行B时，洛伦兹力为零

6、，A、B均错；洛伦兹力总与运动方向垂直，对运动电荷不做功，不改变速度的大小，只改变速度的方向，C、D均正确 答案：CD 如图所示，摆球带负电的单摆，在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，摆球在A、B间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力大小为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F2，摆球加速度大小为a2，则AF1F2，a1a2 BF1F2，a1a2 CF1F2，a1a2 DF1F2，a1a2【跟踪发散】质量为质量为0.1 g0.1 g的小物块，带有的小物块，带有5 510104 4C C的电的电荷量，放在倾角为荷量，放在倾角为3030的绝缘光滑斜面上，

7、整个斜面置的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于于0.5 T0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，设斜面足够长，g g10 m/s10 m/s2 2)问：问：(1)(1)物块带电性质？物块带电性质？(2)(2)物块离开斜面时的速度为多少？物块离开斜面时的速度为多少？(3)(3)物块在斜面上滑行的最大距离是多少？物块在斜面上滑行的最大距离是多少？在两平行金属板间，有如下图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁

8、场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过(粒子、质子、电子均不计重力)(1)若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将做什么运动？(2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将做什么运动？【思路点拨】粒子带正电，在复合场中同时受到静电力和洛伦兹力，且方向相反粒子恰好能沿直线匀速运动，说明受到的合力一定为零，即F电F洛 答案：(1)匀速直线运动(2)匀速直线运动【跟踪发散】一个带正电的微粒(重力不计)穿过如右图所示的匀强磁场和匀强电场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是()A增大电荷质量 B增大电荷电荷量 C减小入射速度 D增

9、大磁感应强度 解析：粒子在穿过这个区域时所受的力为：竖直向下的电场力Eq和竖直向上的洛伦兹力qvB，且此时EqqvB.若要使电荷向下偏转，需使EqqvB，则减小速度v、减小磁感应强度B或增大电场强度E均可 答案：C 三、三、霍尔效应霍尔效应1.霍尔效应：霍尔效应：在磁场中，载流导体或半导在磁场中，载流导体或半导体上出现横向电势差的现象体上出现横向电势差的现象.2.霍尔电压：霍尔电压：霍尔效应中霍尔效应中 产生的电势差产生的电势差导体上下两端面出现电势差导体上下两端面出现电势差1879年美国物理年美国物理学家学家霍尔霍尔发现发现3.形成机制形成机制以载流子为正电荷为例说明以载流子为正电荷为例说明

10、洛仑兹力使载流子横向漂移出现电荷积累洛仑兹力使载流子横向漂移出现电荷积累从而上端积累了正电荷从而上端积累了正电荷,下端积累了负电荷下端积累了负电荷.设载流子速度为设载流子速度为洛仑兹力大小为洛仑兹力大小为BqfIvBbdfLFeVHEmfB形成静电场霍尔电场形成静电场霍尔电场HEIvBbdfLFeVHEmfBefEHeqEF 电荷受电力电荷受电力洛仑兹力与电场力平衡洛仑兹力与电场力平衡,载流子不再漂移载流子不再漂移由于电荷的积累由于电荷的积累时当BqqEH电势差为电势差为bEVHHBb4.霍尔系数霍尔系数 霍尔电阻霍尔电阻由由电流强度的定义有电流强度的定义有nqdbI n单位体积中的粒子数单位

11、体积中的粒子数nqdbInqdIBBbVH霍尔系数霍尔系数nq/1霍尔电阻霍尔电阻BnqdBIVRHHIvBbdfLFeVHEmfBefE3：初速为初速为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直线中电流方向与电子的初始运动方向如图射出，直线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则所示，则A电子将向右偏转，速率不变电子将向右偏转，速率不变B电子将向左偏转，速率改变电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变电子将向左偏转，速率不变D电子将向右偏转，速率改变电子将向右偏转，速率改变I-v0 在两平行金属板间，有如下图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过(粒子、质子、电子均不计重力)(1)若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将做什么运动？(2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将做什么运动？【思路点拨】粒子带正电，在复合场中同时受到静电力和洛伦兹力，且方向相反粒子恰好能沿直线匀速运动，说明受到的合力一定为零，即F电F洛 答案：(1)匀速直线运动(2)匀速直线运动