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-資料下載頁(yè)
2024-12-01 09:33本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】下才做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。指的指向?yàn)檎姾蛇\(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。由于洛倫茲力與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂。直，故洛倫茲力不做功。勻速圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力，即rvmqvBf2??。由此得出粒子的回旋半徑：。大；從周期公式可知，同一帶電粒子在同一磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，不論速度多大，周期都一樣。，只要畫(huà)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；利用圓心角與弦切角的關(guān)系或四邊形內(nèi)角和等于。正、負(fù)極板間會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。外電路接通時(shí)，極板上的電荷量減小，板間場(chǎng)強(qiáng)減小，洛倫茲力將大于電場(chǎng)力，進(jìn)入的正負(fù)離子又將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這時(shí)電動(dòng)勢(shì)仍是E=Bdv，但路端電壓將小于Bdv。在外電路斷開(kāi)時(shí)最終將。p型中空穴為多數(shù)載流子；n型中自由電子為多數(shù)載流。上極板電勢(shì)高，就是p型半導(dǎo)體；若下極板電勢(shì)高，就是n型半導(dǎo)體。要使帶電粒子與圓筒內(nèi)壁碰撞多次后仍
【正文】 場(chǎng)力恰好是磁場(chǎng)力的三倍，則負(fù)電荷做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度可能是（ ） A. 4qBm B. 3qBm C. 2qBm D. qBm 分析：依題中條件“磁場(chǎng)方向垂直于它的運(yùn)動(dòng)平面”，磁場(chǎng)方向有兩種可能，且這兩種可能方向相反。在方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由左手定則可知負(fù)電荷所受的洛侖茲力的方向也是相反的。 當(dāng)負(fù)電荷所受的洛侖茲力與電場(chǎng)力方向相同時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可知 4 2Bqv mvR? ，得 v BqRm?4 此種 情況下，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的角速度為 ? ? ?vR Bqm4 當(dāng)負(fù)電荷所受的洛侖茲力與電場(chǎng)力方向相反時(shí)，有 2 2Bqv mvR? ，得 v BqRm?2 此種情況下，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的角速度為 ? ? ?vR Bqm2 應(yīng)選 A、 C。 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。 例 3. 如圖 3 甲所示， A、 B 為一對(duì)平行板，板長(zhǎng)為 l ，兩板距離為 d ，板間區(qū)域內(nèi)充滿(mǎn)著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B，方向垂直紙面向里，一個(gè)質(zhì)量為 m，帶電量為 ?q 的帶電粒子以初速 v0 ，從 A、 B 兩板的中間，沿垂直于磁感線的方向射入磁場(chǎng)。求 v0 在什么范圍內(nèi)，粒子能從磁場(chǎng)內(nèi)射出？ 圖 3 分析：粒子射 入磁場(chǎng)后受到洛侖茲力的作用，將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在入射點(diǎn)的正上方。要想使粒子能射出磁場(chǎng)區(qū)，半徑 r必須小于 14d（粒子將在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)半個(gè)圓周后從左方射出）或大于某個(gè)數(shù)值（粒子將在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段圓弧后從右方射出）。圖 3 乙畫(huà)出了兩種臨界情況的軌跡示意圖。 當(dāng)粒子從左邊射出時(shí)，若運(yùn)動(dòng)軌跡半徑最大，則其圓心為圖中 O1 點(diǎn)，半徑 r d1 4?。因此粒子從左邊射出必須滿(mǎn)足 r r?1 。 由于 r mvqB? 0 所以 v rBqm0 ? 即 v Bdqm0 4? 當(dāng)粒子從右邊射出時(shí)，若運(yùn)動(dòng)軌跡半徑最小，則其圓心為圖中 O2 點(diǎn)，半徑為 r2 。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(mǎn)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。 4. 運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性 帶電粒子在部分是磁場(chǎng)，部分是電場(chǎng)的空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)往往具有重復(fù)性，因而形成多解。 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，方向豎直向下。在 x 軸下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，方向垂直紙面向里。在 x軸上有一點(diǎn) P，離原點(diǎn)的距離為a。現(xiàn)有一帶電 量 +q 的粒子，質(zhì)量為 m，從靜止開(kāi)始釋放，要使粒子能經(jīng)過(guò) P 點(diǎn)，其初始坐標(biāo)應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？（重力作用忽略不計(jì)） 圖 4 分析：要使粒子能經(jīng)過(guò) P 點(diǎn)，其初始位置必須在勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域里。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)。由于粒子可能偏轉(zhuǎn)一個(gè)、二個(gè)??半圓到達(dá) P 點(diǎn)， 故 a nR n? ?2 1 2( )， ? ① 設(shè)釋放處距 O 的距離為 y1 ，則有 qEy mv1 212? ② Bqv mvR? 2 ③ 由①、②、③式有 y B qan mE n12 228 1 2? ?( )， ? （ 2）若粒子在電場(chǎng)中的起點(diǎn)坐標(biāo)為（ x y， 2 ），依題意，有 當(dāng) x a? ，粒子不可能經(jīng)過(guò) P 點(diǎn)； 當(dāng) x a? ，不論 y2 取值如何，粒子均 能經(jīng)過(guò) P 點(diǎn)； 當(dāng) x a? ，則 a x nR n? ? ?2 1 2( )， ?， 同理可得 y B q a xn mE n22 228 1 2? ? ?( ) ( )， ?。
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