【導(dǎo)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(shí)用到電的地方，，進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)磁現(xiàn)象以及電磁聯(lián)系方面的知識(shí).兩個(gè)異種電荷靠近時(shí)，它們之間有相互作用的吸引力產(chǎn)生.相互間的吸引力是這樣產(chǎn)生的：帶電體在其周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷有電場(chǎng)力的作用；B處于A產(chǎn)生的電場(chǎng)中，該電場(chǎng)給B一個(gè)向左的作用力，同時(shí)A處于B產(chǎn)生的電場(chǎng)中，.NO2、磁場(chǎng)對(duì)磁體有力的作用;在圖3-1-3中，當(dāng)導(dǎo)線中有電流時(shí)，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明小磁針受到了磁場(chǎng)力作用，該區(qū)域一定存在磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)只能由電流產(chǎn)生，，小磁針一定對(duì)電流有反作用力，，它說(shuō)明了。由奧斯特實(shí)驗(yàn)的結(jié)論可以從理論上推出；

　　

【正文】 分析與解答：（1）、電子往a側(cè)偏轉(zhuǎn)，故b端電勢(shì)較高；（2）、由得， （五）、 磁流體發(fā)電機(jī)工作原理：磁流體發(fā)電機(jī)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(dǎo)電的正負(fù)離子（即等離子體），正、負(fù)離子分別向上、下極板偏轉(zhuǎn)，兩極板因積聚正、負(fù)電荷而產(chǎn)生電勢(shì)差，這時(shí)，離子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，兩極板間電勢(shì)差隨之增大；保持外電路斷開(kāi)，當(dāng)時(shí)，離子勻速穿過(guò)發(fā)電通道，兩極板間電勢(shì)差達(dá)到最大值，即為電源電動(dòng)勢(shì).外電路接通后，積聚在上極板的正電荷通過(guò)外電路與下極板上的負(fù)電荷中和，兩極板上的電荷量都減少，極板間的場(chǎng)強(qiáng)減弱，從燃燒室進(jìn)入發(fā)電通道的正、負(fù)離子受到的洛倫茲力大于電場(chǎng)力，正、負(fù)離子全部偏轉(zhuǎn)到上、下極板上，不再勻速通過(guò)發(fā)電通道，為外電路提供持續(xù)穩(wěn)定的電流，此時(shí)兩極板間的電壓為電源的路端電壓，比電動(dòng)勢(shì)更小。例 如上圖所示，假設(shè)板間距離為d，通道的橫截面積為S，通道內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正、負(fù)離子電量為，射入速度為v，外接電阻R，：（1）、 圖中哪個(gè)板是正極（2）、 發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)是多少？（3）、 該發(fā)電機(jī)的總功率為多少?（4）、 該發(fā)電機(jī)的輸出功率為多少?（5）、 為使等離子體以恒定速度v通過(guò)復(fù)合區(qū)域，必須使通道兩端保持一定的壓強(qiáng)差，這個(gè)壓強(qiáng)差為多少？（6）、 設(shè)噴入的離子流每有n個(gè)負(fù)電荷，離子流截面積為S，設(shè)噴入的離子全部能夠到達(dá)上下極板，則輸入給發(fā)電機(jī)的功率是多少？解答：（1）、 離子進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后，由左手定則可得正離子向上極板運(yùn)動(dòng)，上極板是正極（2）、 外電路斷開(kāi)時(shí)，進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的離子受到的洛侖茲力F和電場(chǎng)力相等時(shí)，上下極板間的電勢(shì)差等于電動(dòng)勢(shì).，.（3）、（4）、（5）、 外電路接通后，正離子向上極板運(yùn)動(dòng)，負(fù)離子向下極板運(yùn)動(dòng)，在極板間形成了由下到的電流，該電流在磁場(chǎng)中受到向左的安培力，必須在通道兩端保持一定的壓強(qiáng)差，進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)壓力差，；，另一種解法：由于離子作勻速運(yùn)動(dòng)，電功率就應(yīng)該等于通道兩端的壓力差的功率，所以，（6）、 發(fā)電機(jī)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(dá)上下極板，所以，單位時(shí)間內(nèi)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(xué)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(yīng)使粒子的速度增加，這就要用一種新的設(shè)備——加速器. 直線加速器　 我們知道電場(chǎng)可以對(duì)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(xué)生充分討論．）可采取多級(jí)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(jí)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(xué)生展開(kāi)想象）結(jié)構(gòu)圖 回旋加速器1）、 結(jié)構(gòu)：雙D型盒、勵(lì)磁線圈（產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)）、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(gè)帶正電的粒子，它被電場(chǎng)第一次加速后以速率垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)它沿著半圓弧到達(dá)時(shí)，在處造成一個(gè)向上的電場(chǎng)，使這個(gè)帶電粒子在處受到一次電場(chǎng)的加速，速率由增加到，然后粒子以速率在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).（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(yùn)動(dòng)；粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期跟粒子速度和半徑無(wú)關(guān)，所以粒子的周期不變.）又經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，當(dāng)它沿著半圓弧到達(dá)時(shí)，在處造成一個(gè)向下的電場(chǎng)，使粒子又一次受到電場(chǎng)的加速，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到、等處時(shí)都使它受到向上電場(chǎng)的加速，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到、等處時(shí)都使它受到向下電場(chǎng)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(yùn)動(dòng)形式：螺旋線運(yùn)動(dòng)（包括間隔的勻速圓周運(yùn)動(dòng)和間隔的勻加速直線運(yùn)動(dòng)）4）、 回旋加速器加速的條件：（1）、 粒子的回旋周期（粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期和相鄰兩次被加速的時(shí)間之和）.由于粒子在D型盒的縫隙d中被加速的時(shí)間越來(lái)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(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期.兩D型盒間的縫隙中也存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子在縫隙中也要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，為了使粒子盡可能垂直地進(jìn)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(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期；另一方面，高頻電源的周期往往是一個(gè)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(shí)間盡可能地短以至于可以忽略不計(jì)，則粒子的回旋周期就趨于粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期，這樣高頻電源的周期就能很快地趨于粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期，為一個(gè)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(yīng)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(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(duì)D形盒內(nèi)的區(qū)域不產(chǎn)生影響？（只要D形盒是金屬材質(zhì)，因靜電屏蔽不受外界電場(chǎng)影響。）6）、 回旋加速器的相關(guān)參數(shù)（1）、 粒子能達(dá)到的最大能量：當(dāng)粒子離開(kāi)回旋加速器時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑等于D型盒的半徑R，由得粒子能達(dá)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(guān)與加速電壓U無(wú)關(guān).（2）、 粒子被加速的次數(shù): 根據(jù)功能關(guān)系，粒子被加速一次，動(dòng)能增加qU，由能量守恒得到，在粒子能達(dá)到的最大能量不變的情況下，：當(dāng)U大的時(shí)候，加速的次數(shù)n較少，當(dāng)U小的時(shí)候，加速的次數(shù)n較大。（3）、 粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間：t（A）、 粒子在磁場(chǎng)中間隔做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，由于粒子在一個(gè)回旋周期內(nèi)被加速兩次，故（B）、 粒子在電場(chǎng)中做間隔的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)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?jì)。（C）、 不忽略d時(shí)，；忽略d時(shí)，（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(diǎn)處有一離子源，該離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)兩個(gè)D型盒縫隙間的電場(chǎng)加速后，進(jìn)入D型盒Ⅱ，試求在D型盒Ⅱ中相鄰兩個(gè)圓形軌道的半徑之比.分析：設(shè)離子的質(zhì)量為m，電荷量為q，兩D型盒間的加速電壓為U，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則從離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)電場(chǎng)加速一次進(jìn)入D型盒Ⅱ中的速率和軌道半徑分別為，第二次進(jìn)入D型盒Ⅱ中時(shí)，已經(jīng)過(guò)電場(chǎng)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(jìn)入D型盒Ⅱ中時(shí)，已經(jīng)過(guò)電場(chǎng)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(jìn)入時(shí)，已經(jīng)過(guò)電場(chǎng)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(gè)相鄰圓形軌道的半徑之比為：.由得，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的周期跟粒子的質(zhì)量有關(guān)，當(dāng)粒子的速度接近光速時(shí)，質(zhì)量要顯著增大，導(dǎo)致周期也要顯著增大，而高頻電源的周期則等于粒子質(zhì)量較小時(shí)對(duì)應(yīng)的周期，出現(xiàn)高頻電源的周期與粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相差較大的情形，加速不匹配，質(zhì)量增大的問(wèn)題，只要電壓足夠高，級(jí)數(shù)足夠多，就可以使粒子的速度達(dá)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(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一傾角為θ的足夠長(zhǎng)的光滑絕緣斜面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向水平向外，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，方向豎直向上，有一質(zhì)量為帶電荷量為的小滑塊靜止在斜面頂端時(shí)對(duì)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(yuǎn)距離L和所用時(shí)間；分析與解答：（1）由靜止可知：qE=mg當(dāng)小球恰好離開(kāi)斜面時(shí)，對(duì)小球受力分析，受豎直向下的重力、電場(chǎng)力和垂直于斜面向上的洛倫茲力，此時(shí)在垂直于斜面方向上合外力為零．則有：（qE+mg）cosθ=qvB由動(dòng)能定理得：，解得：（2）對(duì)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(yùn)動(dòng)．由牛頓第二定律得：得：a=2gsinθ，由得：例 已知質(zhì)量為m的帶電液滴，以速度v射入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，液滴在此空間剛好能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，求：（1）液滴在空間受到幾個(gè)力作用.（2）液滴帶電荷量及電性.（3）液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(chǎng)中，還應(yīng)受到電場(chǎng)力及洛倫茲力共3個(gè)力.（2）因液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故必須滿足重力與電場(chǎng)力平衡，故液滴應(yīng)帶負(fù)電，電量由mg=Eq，求得q=mg/E.（3）盡管液滴受三個(gè)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(diǎn)評(píng)：本題難度較小，對(duì)于力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，首先應(yīng)該先判斷粒子的運(yùn)動(dòng)情況，由于粒子做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，肯定是重力平衡電場(chǎng)力，由洛倫茲力提供向心力，列公式求解典型例題：例 一個(gè)長(zhǎng)螺線管中通有交變電流，把一個(gè)帶電粒子沿管軸線射入管內(nèi)，粒子將在管中（ ）A、做圓周運(yùn)動(dòng) B、沿軸線來(lái)回運(yùn)動(dòng) C、做勻加速直線運(yùn)動(dòng) D、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)例 在兩平行金屬板間，：A、不偏轉(zhuǎn) B、向上偏轉(zhuǎn) C、向下偏轉(zhuǎn) D、向紙內(nèi)或紙外偏轉(zhuǎn)（1）、若質(zhì)子以速度從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向射入時(shí)，質(zhì)子將（ ）（2）、若電子以速度從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向射入時(shí)，電子將（ ）（3）、若質(zhì)子以大于的速度沿垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向從兩板正中央射入，質(zhì)子將（ ）（4）、若增大勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其他條件不變，電子以速度沿垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向，從兩板正中央射入時(shí)，電子將（ ）例 如圖所示，一塊通電的銅板放在磁場(chǎng)中，板面垂直磁場(chǎng)，板內(nèi)通有如圖方向的電流，a、b是銅板左、右邊緣的兩點(diǎn)，則（ ）A、電勢(shì) B、電勢(shì) C、電流增大時(shí)，增大 D、其他條件不變，將銅板改為Nacl水溶液時(shí)，電勢(shì)結(jié)果仍然一樣