第三章磁场36专题三带电粒子在复合场中的运动(教育精品)

,第三章磁场,3.6,专题三 带电粒子在复合场中的运动,教学目标,1,.,会分析带电粒子在复合场中的运动,.,2,.,知道电磁流量计的构造和工作原理,.,3.,知道霍尔效应的工作原理和应用,.,一、电磁流量计,例,1,：,（多选）为了测量某化肥厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分辨为,a,、,b,、,c,，左右两端开口，在垂直于上下表面方向加磁感应强度为,B,的匀强磁场，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间,的电压,U,，若用,Q,表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法正确的是（,）,A,、若污水中正离子较多，则前内侧面比后内侧面的电势高,B,、前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势，与哪种离子多无关,C,、污水中离子浓度越高，电压表的示数越大,D,、污水流量,Q,与电压,U,成正比，与,ab,无关,BD,（,1,）达到稳定状态时，导体上侧面,A,的电势,_,下侧面,A,的电势（填“高于”、“低于”或“等于”）,（2）电子所受的洛伦兹力为,_,（,3,）当导体上、下两侧之间的电势差为,U,时，电子受的静电力为,_,（,4,）,电子的定向流动形成电流，电子的平均定向速度为,，电荷量为,e,，,n,代表导体板单位体积中电子的个数。由静电力和洛伦兹力平衡的条件，可得,U=,，证明霍尔系数为,K,二、霍尔效应,当电流,垂直,于外磁场通过导体时，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在,导体的两端产生电势差,，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。,三、带电粒子在叠加场中的,运动,带电粒子在叠加场中的运动一般有两种情况：,(1),直线运动：如果带电粒子在叠加场中做直线运动，,且受到洛伦兹力,，,一定是做匀速直线运动,，,合力为零,.,(2),圆周运动：如果带电粒子在叠加场中做圆周运动，,一定是做匀速圆周运动,，,重力和电场力的合力为零,，洛伦兹力提供向心力,.,例,2,：,如图所示，与水平面成,37,的倾斜轨道,AC,，其延长线在,D,点与半圆轨道,DF,相切，全部轨道为绝缘材料制成且位于竖直面内，整个空间存在水平向左的匀强电场，,MN,的右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,(,C,点处于,MN,边界上,),一质量为,0.4 kg,的带电小球沿轨道,AC,下滑，至,C,点时速度为,v,C,m/s,，接着沿直线,CD,运动到,D,处进入半圆轨道，进入时无动能损失，且恰好能通过,F,点，在,F,点速度为,v,F,4 m/s(,不计空气阻力，,g,10 m/s,2,，,cos 37,0.8),求：,(1),小球带何种电荷？,(2),小球在半圆轨道部分克服摩擦力所做的功；,(3),小球从,F,点飞出时磁场同时消失，小球离开,F,点后的运动轨迹与直线,AC,(,或延长线,),的交点为,G,点,(,未标出,),，求,G,点到,D,点的距离,(1),正电荷,(2)27.6 J,(3)2.26 m,例,3,：,如图所示，在地面附近有一个范围足够大的相互正交的匀强电场和匀强磁场,.,匀强磁场的磁感应强度为,B,，方向水平并垂直纸面向外，一质量为,m,、带电荷量为,q,的带电微粒在此区域恰好做速度大小为,v,的匀速圆周运动,.(,重力加速度为,g,),(1),求此区域内电场强度的大小和方向；,(2),若某时刻微粒运动到场中距地面高度为,H,的,P,点，速度与水平方向成,45,，如图所示,.,则该微粒至少需要经过多长时间才能运动到距地面最高点？最高点距地面多高？,