带电粒子在电场磁场中的运动精选PPT.ppt

关于带电粒子在电场磁场中的运动第1页，讲稿共18张，创作于星期日 如图所示，一个质量为如图所示，一个质量为m m、电量为、电量为q q的正离子从的正离子从D D以某一以某一初速进入匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向内，磁感应强度为初速进入匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向内，磁感应强度为B B。正离子初速度的方向在纸面内与。正离子初速度的方向在纸面内与DADA边夹角成边夹角成6060角，结角，结果离子正好从离果离子正好从离A A距离为距离为d d的小孔的小孔C C垂直于垂直于ACAC方向进入匀强电方向进入匀强电场，电场的方向与场，电场的方向与ACAC平行，最后正离子打在平行，最后正离子打在DADA延长线上的延长线上的P P点，点，而而P P离离A A的距离为的距离为2 2d d，若不计离子的重力，求：，若不计离子的重力，求：（1 1）离子从）离子从D D到达到达P P所需要的时间；所需要的时间；（2 2）离子到达）离子到达P P点时所具有的动能。点时所具有的动能。第2页，讲稿共18张，创作于星期日第3页，讲稿共18张，创作于星期日 如图所示，界面如图所示，界面MNMN与水平面之间有一个正交的匀强磁场与水平面之间有一个正交的匀强磁场B B和和匀强电场匀强电场E E，在，在MNMN上方有一个带正电的小球上方有一个带正电的小球A A由静止开始下落，由静止开始下落，经电场和磁场到达水平面，设空气阻力不计，下列说法中正确经电场和磁场到达水平面，设空气阻力不计，下列说法中正确的是的是 A A在电磁、磁场中，小球做匀变速曲线运动在电磁、磁场中，小球做匀变速曲线运动B B在电磁、磁场中，小球下落过程中的电势能减小在电磁、磁场中，小球下落过程中的电势能减小C C小球从静止开始下落到达水平面时的动能等小球从静止开始下落到达水平面时的动能等 于其电势能和重力势能的减少量总和于其电势能和重力势能的减少量总和D D若其他条件不变，仅仅增大磁感应强度，小若其他条件不变，仅仅增大磁感应强度，小 球从原来位置下落到水平面时的动能不变球从原来位置下落到水平面时的动能不变第4页，讲稿共18张，创作于星期日 在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴纸面向里，三个油滴a a、b b、c c带有等量同种电荷，其中带有等量同种电荷，其中a a静止，静止，b b向右匀速运动，向右匀速运动，c c向左匀速运动，如图所示，则它们的重力向左匀速运动，如图所示，则它们的重力G GA A、G GB B、G GC C的大小关系？带什么电？的大小关系？带什么电？BEcbaBEcba第5页，讲稿共18张，创作于星期日 质量为质量为m m、电荷量为、电荷量为q q的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度v v0 0垂垂直电场线进入由两带电平行板所形成的电场中，如图所直电场线进入由两带电平行板所形成的电场中，如图所示，带电粒子重力不计，飞出平行板时，偏移量为示，带电粒子重力不计，飞出平行板时，偏移量为d d，已，已知两板间距离为知两板间距离为2d2d，电压为，电压为U U，现撤去电场，在原电场区，现撤去电场，在原电场区域内加一与纸面垂直的磁场，使带电粒子以同样的初速域内加一与纸面垂直的磁场，使带电粒子以同样的初速度从同样的位置进入，又从同样的位置飞出，求所加磁度从同样的位置进入，又从同样的位置飞出，求所加磁场的磁感应强度的大小。场的磁感应强度的大小。2d第6页，讲稿共18张，创作于星期日 如图所示，套在长绝缘杆上的小球质量如图所示，套在长绝缘杆上的小球质量m m=0.1g,=0.1g,电量电量q q=4.010=4.010-4-4C C，小球可在棒上滑动，小球与杆的滑动摩，小球可在棒上滑动，小球与杆的滑动摩擦系数擦系数=0.2=0.2，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强磁场方向垂直纸面向里，B B=0.5T=0.5T，匀强电场方向水平向右，匀强电场方向水平向右，E E=10N/C=10N/C。求：（。求：（1 1）小球由静）小球由静止开始沿绝缘杆下滑过程中的最大加速度大小止开始沿绝缘杆下滑过程中的最大加速度大小a am m，（，（2 2）小）小球由静止开始沿绝缘杆下滑过程中的最大速度的大小球由静止开始沿绝缘杆下滑过程中的最大速度的大小v vm m。（g g=10m/s=10m/s2 2）第7页，讲稿共18张，创作于星期日 在如图所示的电磁场中，两个带电球都在竖在如图所示的电磁场中，两个带电球都在竖直平面内做匀速圆周运动。匀强电场的方向竖直直平面内做匀速圆周运动。匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向水平指向纸内，两带电球向下，匀强磁场的方向水平指向纸内，两带电球质量的关系是质量的关系是m m1 1=2=2m m2 2。圆周运动半径关系是。圆周运动半径关系是R R1 1=2=2R R2 2=10cm=10cm。（1 1）若要它们在最低点）若要它们在最低点P P相碰，应满足什么条件？相碰，应满足什么条件？（2 2）若在小圆上运动的带电球在被碰后沿大圆轨）若在小圆上运动的带电球在被碰后沿大圆轨 道运动，则另一带电球的轨道半径多大？道运动，则另一带电球的轨道半径多大？（设相碰时电量不转移）（设相碰时电量不转移）第8页，讲稿共18张，创作于星期日 如图所示，厚度为如图所示，厚度为h h、宽度为、宽度为d d的导体极放在的导体极放在垂直于它的磁感应强度为垂直于它的磁感应强度为B B的匀强磁场中，当电流通的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面过导体板时，在导体板的上侧面A A和下侧面和下侧面A A之间之间会产生电势差，这种现象称为会产生电势差，这种现象称为霍耳效应霍耳效应。当静电力。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，即为会形成稳定的电势差，即为霍耳电压霍耳电压第9页，讲稿共18张，创作于星期日实验表明：当磁场不太强时，电势差实验表明：当磁场不太强时，电势差U U、电流、电流I I和和B B的关系的关系为为 ，式中的比例系数，式中的比例系数K K称为称为霍耳系数霍耳系数。第10页，讲稿共18张，创作于星期日 设电流设电流I I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为向速度为v v，带电量为，带电量为e e。试问：。试问：（1 1）达到稳定状态时，导体板上侧面）达到稳定状态时，导体板上侧面A A的电势下侧面的电势下侧面A A的电势（填的电势（填“高于高于”、“低于低于”或或“等于等于”）（2 2）电子所受的洛伦兹力的大小为）电子所受的洛伦兹力的大小为_。第11页，讲稿共18张，创作于星期日 （3 3）当导体板上下两侧之间的电势差为）当导体板上下两侧之间的电势差为U U时，电子所受静电时，电子所受静电力的大小为力的大小为_。（4 4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍耳系数）由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍耳系数 ，其中，其中n n代表导体单位体积中的电子的个数。代表导体单位体积中的电子的个数。第12页，讲稿共18张，创作于星期日 目前世界上正在研究的新型发电机目前世界上正在研究的新型发电机磁流体发电磁流体发电机机的原理如图所示，设想在相距为的原理如图所示，设想在相距为d d，且足够长的甲乙两，且足够长的甲乙两金属板间加有垂直纸面向里，磁感应强度为金属板间加有垂直纸面向里，磁感应强度为B B的匀强磁的匀强磁场，两板通过开关和灯泡相连。将气体加热到使之高度场，两板通过开关和灯泡相连。将气体加热到使之高度电离后，由于正负电荷一样多，且带电量均为电离后，由于正负电荷一样多，且带电量均为q q，因而称，因而称为等离子体，将其以速度为等离子体，将其以速度v v喷入甲、乙两板之间，这时甲、喷入甲、乙两板之间，这时甲、乙两板就会聚集电荷，产生电压，这就是磁流体发电乙两板就会聚集电荷，产生电压，这就是磁流体发电机与一般发电机的不同处，它可以直接把机与一般发电机的不同处，它可以直接把内能转化为电能。内能转化为电能。第13页，讲稿共18张，创作于星期日试问：试问：（1 1）图中哪个极板是发电机的正极？）图中哪个极板是发电机的正极？（2 2）发电机的电动势多大？）发电机的电动势多大？（3 3）设喷入两极间的离子流每立方米有）设喷入两极间的离子流每立方米有n n个负个负电荷。离子流的截面积为电荷。离子流的截面积为S S，则发电机的最大功率多大，则发电机的最大功率多大？第14页，讲稿共18张，创作于星期日 如图所示，质量为如图所示，质量为m m、电量为、电量为Q Q的金属滑块以某一初速度的金属滑块以某一初速度沿水平放置的木板进入电磁场空间，匀强磁场的方向垂直沿水平放置的木板进入电磁场空间，匀强磁场的方向垂直纸面向里，匀强电场的方向水平且平行纸面滑块和木板纸面向里，匀强电场的方向水平且平行纸面滑块和木板间的滑动摩擦系数为间的滑动摩擦系数为，已知滑块由，已知滑块由A A点至点至B B点是匀速的，且点是匀速的，且至至B B点与提供电场的电路的控制开关点与提供电场的电路的控制开关S S相碰，使电场立即消失，相碰，使电场立即消失，滑块也由于碰撞，动能减为碰前的滑块也由于碰撞，动能减为碰前的1/41/4，其返回，其返回A A点的运动点的运动恰好也是匀速的。若往返总时间为恰好也是匀速的。若往返总时间为T T，ABAB长为长为L L。第15页，讲稿共18张，创作于星期日求：求：（1 1）滑块带什么电？匀强电场的电场强度）滑块带什么电？匀强电场的电场强度E E的的大小和方向怎样？大小和方向怎样？（2 2）磁感应强度的大小为多少？）磁感应强度的大小为多少？（3 3）摩擦力做了多少功？）摩擦力做了多少功？第16页，讲稿共18张，创作于星期日回旋加速器回旋加速器第17页，讲稿共18张，创作于星期日感感谢谢大大家家观观看看第18页，讲稿共18张，创作于星期日