【導讀】生活中我們常常遇到電現(xiàn)象，與電現(xiàn)象密不可分是磁現(xiàn)象，其實用到電的地方，，進一步學習有關磁現(xiàn)象以及電磁聯(lián)系方面的知識.兩個異種電荷靠近時，它們之間有相互作用的吸引力產生.相互間的吸引力是這樣產生的：帶電體在其周圍空間產生電場，電場對處于其中的電荷有電場力的作用；B處于A產生的電場中，該電場給B一個向左的作用力，同時A處于B產生的電場中，.NO2、磁場對磁體有力的作用;在圖3-1-3中，當導線中有電流時，小磁針發(fā)生偏轉，說明小磁針受到了磁場力作用，該區(qū)域一定存在磁場，該磁場只能由電流產生，，小磁針一定對電流有反作用力，，它說明了。由奧斯特實驗的結論可以從理論上推出；

　　

【正文】 分析與解答：（1）、電子往a側偏轉，故b端電勢較高；（2）、由得， （五）、 磁流體發(fā)電機工作原理：磁流體發(fā)電機由燃燒室O、發(fā)電通道、外電路組成。在2500K以上的高溫下，燃料與氧化劑在燃燒室混合、燃燒后，電離為導電的正負離子（即等離子體），正、負離子分別向上、下極板偏轉，兩極板因積聚正、負電荷而產生電勢差，這時，離子繼續(xù)偏轉，兩極板間電勢差隨之增大；保持外電路斷開，當時，離子勻速穿過發(fā)電通道，兩極板間電勢差達到最大值，即為電源電動勢.外電路接通后，積聚在上極板的正電荷通過外電路與下極板上的負電荷中和，兩極板上的電荷量都減少，極板間的場強減弱，從燃燒室進入發(fā)電通道的正、負離子受到的洛倫茲力大于電場力，正、負離子全部偏轉到上、下極板上，不再勻速通過發(fā)電通道，為外電路提供持續(xù)穩(wěn)定的電流，此時兩極板間的電壓為電源的路端電壓，比電動勢更小。例 如上圖所示，假設板間距離為d，通道的橫截面積為S，通道內的磁感應強度為B，正、負離子電量為，射入速度為v，外接電阻R，：（1）、 圖中哪個板是正極（2）、 發(fā)電機的電動勢是多少？（3）、 該發(fā)電機的總功率為多少?（4）、 該發(fā)電機的輸出功率為多少?（5）、 為使等離子體以恒定速度v通過復合區(qū)域，必須使通道兩端保持一定的壓強差，這個壓強差為多少？（6）、 設噴入的離子流每有n個負電荷，離子流截面積為S，設噴入的離子全部能夠到達上下極板，則輸入給發(fā)電機的功率是多少？解答：（1）、 離子進入磁場區(qū)域后，由左手定則可得正離子向上極板運動，上極板是正極（2）、 外電路斷開時，進入磁場區(qū)域的離子受到的洛侖茲力F和電場力相等時，上下極板間的電勢差等于電動勢.，.（3）、（4）、（5）、 外電路接通后，正離子向上極板運動，負離子向下極板運動，在極板間形成了由下到的電流，該電流在磁場中受到向左的安培力，必須在通道兩端保持一定的壓強差，進而產生一個壓力差，；，另一種解法：由于離子作勻速運動，電功率就應該等于通道兩端的壓力差的功率，所以，（6）、 發(fā)電機的功率為電路提供的總功率，即，其中，由于噴入的離子全部能夠到達上下極板，所以，單位時間內到下極板的電荷數(shù)為，電量為，即回路中電流，.（六）、 回旋加速器：在現(xiàn)代物理學中，人們要用能量很高的帶電粒子去轟擊各種原子核，？要使粒子的能量增大，就應使粒子的速度增加，這就要用一種新的設備——加速器. 直線加速器　 我們知道電場可以對帶電粒子加速，如果加速電壓為U，帶電粒子電量為q．，電壓不可能太高，所以一次加速后粒子獲得的能量較小，如何獲得較大的能量呢？（讓學生充分討論．）可采取多級加速的辦法，為了避免相鄰兩極之間的影響，兩極之間要有較大的距離，所以采取多級加速的直線加速器占地面積很大，能否既讓帶電粒子多次加速，獲得較高能量，又盡可能減少占地面積呢？（讓學生展開想象）結構圖 回旋加速器1）、 結構：雙D型盒、勵磁線圈（產生勻強磁場）、高頻交流電源、真空裝置2）、 加速原理放在處的粒子源發(fā)出一個帶正電的粒子，它被電場第一次加速后以速率垂直進入勻強磁場，當它沿著半圓弧到達時，在處造成一個向上的電場，使這個帶電粒子在處受到一次電場的加速，速率由增加到，然后粒子以速率在磁場中做勻速圓周運動.（我們知道，粒子的軌道半徑跟它的速率成正比，因而粒子將沿著半徑增大了的圓周運動；粒子做勻速圓周運動的周期跟粒子速度和半徑無關，所以粒子的周期不變.）又經過半個周期，當它沿著半圓弧到達時，在處造成一個向下的電場，使粒子又一次受到電場的加速，每當粒子運動到、等處時都使它受到向上電場的加速，每當粒子運動到、等處時都使它受到向下電場的加速，粒子將沿著圖示的螺旋線回旋下去，速率將一步一步地增大.3）、 粒子的運動形式：螺旋線運動（包括間隔的勻速圓周運動和間隔的勻加速直線運動）4）、 回旋加速器加速的條件：（1）、 粒子的回旋周期（粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期和相鄰兩次被加速的時間之和）.由于粒子在D型盒的縫隙d中被加速的時間越來越短，所以粒子的回旋周期是逐漸減小的，最終趨于粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期.兩D型盒間的縫隙中也存在著勻強磁場，粒子在縫隙中也要發(fā)生偏轉，為了使粒子盡可能垂直地進入D型盒，要求D型盒的縫隙d越窄越好；從理論上講，要使粒子能被持續(xù)地加速，一方面，從前面的分析得到，粒子的回旋周期是逐漸減小的，最終趨于粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期；另一方面，高頻電源的周期往往是一個定值，很難做到逐漸減小，？只要使兩D型盒間的縫隙d盡可能地窄，粒子在縫隙d間的加速時間盡可能地短以至于可以忽略不計，則粒子的回旋周期就趨于粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期，這樣高頻電源的周期就能很快地趨于粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期，為一個定值，縫隙d的寬窄并不影響加速的效果.由以上分析可得：（2）、 D形盒之間的距離d應盡可能小.（3）、 回旋加速器加速的條件：高頻電源的周期等于粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期.5）、 在雙D形盒的狹縫間加上高頻交流電源后為什么對D形盒內的區(qū)域不產生影響？（只要D形盒是金屬材質，因靜電屏蔽不受外界電場影響。）6）、 回旋加速器的相關參數(shù)（1）、 粒子能達到的最大能量：當粒子離開回旋加速器時，做勻速圓周運動的半徑等于D型盒的半徑R，由得粒子能達到的最大速率，粒子能獲得的最大能量，與帶電粒子本身和D型盒半徑R有關與加速電壓U無關.（2）、 粒子被加速的次數(shù): 根據功能關系，粒子被加速一次，動能增加qU，由能量守恒得到，在粒子能達到的最大能量不變的情況下，：當U大的時候，加速的次數(shù)n較少，當U小的時候，加速的次數(shù)n較大。（3）、 粒子在回旋加速器中運動的總時間：t（A）、 粒子在磁場中間隔做勻速圓周運動的時間為，由于粒子在一個回旋周期內被加速兩次，故（B）、 粒子在電場中做間隔的勻加速直線運動的時間為，由于粒子在上下D型盒中的速率不變，則，加速度為，,由于d很小，很小，通?？梢院雎圆挥?。（C）、 不忽略d時，；忽略d時，（4）、 相鄰圓形軌道的半徑之比：高頻電源ⅡⅠO如圖所示，在回旋加速器的D型盒Ⅰ的O點處有一離子源，該離子源產生的離子經兩個D型盒縫隙間的電場加速后，進入D型盒Ⅱ，試求在D型盒Ⅱ中相鄰兩個圓形軌道的半徑之比.分析：設離子的質量為m，電荷量為q，兩D型盒間的加速電壓為U，勻強磁場的磁感應強度為B，則從離子源產生的離子經電場加速一次進入D型盒Ⅱ中的速率和軌道半徑分別為，第二次進入D型盒Ⅱ中時，已經過電場加速三次，在的速率和軌道半徑分別為：，由此類推，離子第n次進入D型盒Ⅱ中時，已經過電場加速（2n1）次，在D型盒Ⅱ中的速率和軌道半徑分別為：，第（n+1）次進入時，已經過電場加速（2n+1）次，在D型盒Ⅱ中的速率和軌道半徑分別為，所以，任意兩個相鄰圓形軌道的半徑之比為：.由得，粒子在勻強磁場中的周期跟粒子的質量有關，當粒子的速度接近光速時，質量要顯著增大，導致周期也要顯著增大，而高頻電源的周期則等于粒子質量較小時對應的周期，出現(xiàn)高頻電源的周期與粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期相差較大的情形，加速不匹配，質量增大的問題，只要電壓足夠高，級數(shù)足夠多，就可以使粒子的速度達到很大的數(shù)值.7）、 回旋加速器的局限性：粒子能被加速到的速度不是很大. 例 在相互垂直的勻強磁場和勻強電場中，有一傾角為θ的足夠長的光滑絕緣斜面，磁感應強度為B，方向水平向外，電場強度為E，方向豎直向上，有一質量為帶電荷量為的小滑塊靜止在斜面頂端時對斜面的正壓力恰好為零，求小滑塊能在斜面上連續(xù)滑行的最遠距離L和所用時間；分析與解答：（1）由靜止可知：qE=mg當小球恰好離開斜面時，對小球受力分析，受豎直向下的重力、電場力和垂直于斜面向上的洛倫茲力，此時在垂直于斜面方向上合外力為零．則有：（qE+mg）cosθ=qvB由動能定理得：，解得：（2）對小球受力分析，在沿斜面方向上合力為（qE+mg）sinθ，且恒定，故沿斜面方向上做勻加速直線運動．由牛頓第二定律得：得：a=2gsinθ，由得：例 已知質量為m的帶電液滴，以速度v射入互相垂直的勻強電場E和勻強磁場B中，液滴在此空間剛好能在豎直平面內做勻速圓周運動，如圖所示，求：（1）液滴在空間受到幾個力作用.（2）液滴帶電荷量及電性.（3）液滴做勻速圓周運動的半徑多大？分析與解答：（1）由于是帶電液滴，它必須受重力，又處于電磁場中，還應受到電場力及洛倫茲力共3個力.（2）因液滴做勻速圓周運動，故必須滿足重力與電場力平衡，故液滴應帶負電，電量由mg=Eq，求得q=mg/E.（3）盡管液滴受三個力，但合力為洛倫茲力，所以仍可用半徑公式，把電量代入可得：點評：本題難度較小，對于力與運動的關系，首先應該先判斷粒子的運動情況，由于粒子做的是勻速圓周運動，肯定是重力平衡電場力，由洛倫茲力提供向心力，列公式求解典型例題：例 一個長螺線管中通有交變電流，把一個帶電粒子沿管軸線射入管內，粒子將在管中（ ）A、做圓周運動 B、沿軸線來回運動 C、做勻加速直線運動 D、做勻速圓周運動例 在兩平行金屬板間，：A、不偏轉 B、向上偏轉 C、向下偏轉 D、向紙內或紙外偏轉（1）、若質子以速度從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，質子將（ ）（2）、若電子以速度從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，電子將（ ）（3）、若質子以大于的速度沿垂直于勻強電場和勻強磁場的方向從兩板正中央射入，質子將（ ）（4）、若增大勻強磁場的磁感應強度，其他條件不變，電子以速度沿垂直于電場和磁場的方向，從兩板正中央射入時，電子將（ ）例 如圖所示，一塊通電的銅板放在磁場中，板面垂直磁場，板內通有如圖方向的電流，a、b是銅板左、右邊緣的兩點，則（ ）A、電勢 B、電勢 C、電流增大時，增大 D、其他條件不變，將銅板改為Nacl水溶液時，電勢結果仍然一樣