新課標(biāo)人教版1-1選修一24《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用》同步試題1(文件)
【正文】 例 1】 磁流體發(fā)電機(jī)原理圖如右。因?yàn)?vf? ，只要畫出軌跡中的任意兩點(diǎn)（一般是射入與射出有界磁場(chǎng)的兩點(diǎn)）的洛倫茲力的方向，其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心； ② 半徑的計(jì)算。當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，洛倫茲力為帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力，即 rvmqvBf 2?? 。 帶電粒子在 磁場(chǎng) 一、運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 只有磁場(chǎng)時(shí)，若帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的初速度與磁場(chǎng)平行，則不受洛倫茲力作用，帶電粒子仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)；只有當(dāng)帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子在洛倫茲力作用下才做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由此得出粒子的回旋半徑：qBmvr?；回旋周期：qBmT ?2?。一般是利用幾何知識(shí)解直角三角形求出； ③ 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定。等離子體高速?gòu)淖笙蛴覈娚?，兩極板間有如圖方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)剛進(jìn)入的正負(fù)離子受的洛倫茲力與電場(chǎng)力等值反向時(shí)，達(dá)到最大電壓： U=Bdv。 在定性分析時(shí)特別需要注意的是： ⑴正負(fù)離子速度方向相同時(shí)，在同一磁場(chǎng)中受洛倫茲力方向相反。 【例 2】 半導(dǎo)體靠自由電子（帶負(fù)電）和空穴（相當(dāng)于帶正電）導(dǎo)電，分為 p 型和 n型兩種。 解：分別判定空穴和自由電子所受的洛倫 茲力的方向，由于四指指電流方向，都向右，所以洛倫茲力方向都向上，它們都將向上偏轉(zhuǎn)。正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn) O以與 MN 成 30176。所以兩個(gè)射出點(diǎn)相距 2r，由圖還可看出，經(jīng)歷時(shí)間相差 2T/3。的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并恰好垂直于 y 軸射出第一象限。磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的方向與離子的運(yùn)動(dòng)方向垂直 ， 并垂直于圖 1 中紙面向里 . （ 1） 求離子進(jìn)入磁場(chǎng)后到達(dá)屏 S 上時(shí)的位置與 O 點(diǎn)的距離 . （ 2） 如果離子進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)過(guò)時(shí)間 t到達(dá)位置 P， 證明 :直線 OP 與離子入射方向之間的夾角 θ 跟 t 的關(guān)系是 tmqB2?? 。經(jīng)歷時(shí)間由Bqmt ??得出。要使帶電粒子與圓筒內(nèi)壁碰撞 多次后仍從 A點(diǎn)射出，求正離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 時(shí)無(wú)能量和電量損失，不計(jì)粒子的重力。它在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心為 O″ ，半徑為 R。偏轉(zhuǎn)角由 sinθ =L/R 求出。則電子的質(zhì)量是 ，穿透磁場(chǎng)的時(shí)間是 。 =2d，又由 r=mv/Be 得 m=2dBe/v P M N O, L A O R θ/2 θ θ/2 B P O// 又∵ AB 圓心角是 30176。 解析 ： 由左手定則判得粒子在磁場(chǎng)中間向上偏，而作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，很明顯，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大于某值 r1 時(shí)粒子可以從極板右邊穿出，而半徑小于某值 r2時(shí)粒子可從極板的左邊穿出，現(xiàn)在問(wèn)題歸結(jié)為求粒子能在右邊穿出時(shí) r的最小值 r1以及粒 子在左邊穿出時(shí) r 的最大值 r2，由幾何知識(shí)得： 粒子擦著板從右邊穿出時(shí)，圓心在 O 點(diǎn)，有： r12＝ L2+（ r1L/2） 2得 r1=5L/4， 又由于 r1=mv1/Bq 得 v1=5BqL/4m，∴ v5BqL/4m 時(shí)粒子能從右邊穿出。形成多解的原因有： 1. 帶電粒子電性不確定 受洛侖茲力作用的帶電粒子，可能帶正電，也可能帶負(fù)電。若帶電粒子帶正 電，進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心為 O2 ，粒子向 y 軸偏轉(zhuǎn)，并從 B 點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)。如果題設(shè)只給出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，而未指出其方向，此時(shí)要考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不確定而形成多解。 3. 臨界狀態(tài)不惟一 帶電粒子在洛侖茲力作用下飛越有界磁場(chǎng)時(shí)，由于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧狀，因此穿越磁場(chǎng)的軌跡可能有多種情況。圖 3 乙畫出了兩種臨界情況的軌跡示意圖。由幾何關(guān)系可得 r r d l r d ld22 22 2222 4? ???? ??? ? ? ?， 因此粒子從右邊射出必須滿足的條件是 r r?2 ，即 v d l qBdm02 244? ?( ) 所以當(dāng) v Bdqm0 4?或 v d l qBdm02 244? ?( )時(shí)，粒子可以從磁場(chǎng)內(nèi)射出。在 x軸上有一點(diǎn) P，離原點(diǎn)的距離為a。 。由于沒(méi)有明確粒子所在位置，討論如下： （ 1）若粒子從 y軸上由靜止釋放，在電場(chǎng)加速下進(jìn)入磁場(chǎng)做半徑為 R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 例 4. 如圖 4 所示，在 x 軸上方有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為 E
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1