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1、一、复合场1.复合场与组合场(1)复合场:电场、磁场、重力场共存,或其中某两场共存。知识梳理(2)组合场:电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠,或在同一区域,电场、磁场分时间段或分区域交替出现。2.三种场的比较力的特点功和能的特点重力场大小:G=mg方向:竖直向下重力做功与路径①无关重力做功改变物体重力势能静电场大小:F=qE方向:a.正电荷受力方向与场强方向相同b.负电荷受力方向与场强方向相反电场力做功与路径②无关W=qU电场力做功改变③电势能磁场洛伦兹力F=qvB方向符合左手定则洛伦兹力不做功,不改变带电粒子的动能3.带电体在复合
2、场中运动的几种情况(1)当带电体所受合外力为零时,将处于静止或匀速直线运动状态。(2)当带电体做匀速圆周运动时,洛伦兹力提供向心力,其余各力的合力必为零。(3)当带电体所受合力大小与方向均变化时,将做非匀速曲线运动。这类问题一般只能用能量关系来处理。二、带电粒子在复合场中运动的典型应用带电粒子在复合场中的重要应用,包括速度选择器、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计等。1.速度选择器(如图所示)(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直。这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器。(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度
3、选择器的条件是①qE=qvB,即v=。a.粒子源。b.两个D形金属盒。c.匀强磁场。d.高频电源。e.粒子引出装置。f.真空容器。2.回旋加速器(1)基本构造:回旋加速器的核心部分是放置在磁场中的两个D形的金属盒(如图所示),其基本组成为:a.电场加速qU=ΔEk。b.磁场约束偏转qBv=m,v=∝r。c.加速条件:高频电源的周期与带电粒子在D形盒中运动的周期相同,即T电场=T回旋=。3.磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术,它可以把内能直接转化为电能。(2)根据左手定则,如图所示中的B是发电机的②正极。(2)工作原理(3)磁流体
4、发电机两极板间的距离为d,等离子体速度为v,磁感应强度为B,则两极板间能达到的最大电势差U=③vBd。4.电磁流量计工作原理:如图所示,圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,导电液体在管中向左流动,导电液体中的自由电荷(正、负离子),在洛伦兹力的作用下偏转,a、b间出现电势差,形成电场,当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时,a、b间的电势差就保持稳定,即:qvB=qE=q,所以v=④,因此液体流量Q=Sv=·=。5.霍尔效应霍尔效应是高中物理重要的探究课题之一。在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体,当磁场方向与电流方向垂直时,导体在与
5、磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差。这个现象称为霍尔效应。所产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压,其原理如图所示。1.(多选)如图所示,空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场的方向竖直向下,磁场方向水平(图中垂直纸面向里),一带电油滴P恰好处于静止状态,则下列说法正确的是( )A.若撤去电场,P可能做匀加速直线运动B.若撤去磁场,P可能做匀加速直线运动C.若给P一初速度,P可能做匀速直线运动D.若给P一初速度,P可能做顺时针方向的匀速圆周运动度的方向与磁场方向平行,油滴只受重力和电场力处于平衡状态,做匀速直线运动。若所
6、给初速度的方向向上与磁场方向垂直,合力等于洛伦兹力,则做顺时针方向的匀速圆周运动,故C、D正确。答案 CD 由于P处于静止状态则P带负电。若撤去电场,P将运动,此时其只受重力和磁场力作用,由于磁场方向与速度垂直,则P必做曲线运动,故A错。若撤去磁场,P受重力和电场力仍处于平衡状态,故B错。若所给初速2.(多选)如图有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径又相同,则说明这些正离子具有相同的( )A.速度 B.质量 C.电荷
7、 D.比荷答案 AD 设电场的场强为E,由于离子在区域Ⅰ中不发生偏转,则Eq=B1qv,得v=,即这些正离子具有相同的速度;当离子进入区域Ⅱ时,偏转半径R===,由偏转半径相同,知这些正离子的比荷相同,故选项A、D正确。3.如图所示,一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上,整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中,现给滑环一个水平向右的瞬时作用力,使其由静止开始运动,则滑环在杆上运动情况不可能的是( )A.始终做匀速运动B.始终做减速运动,最后静止于杆上C.先做加速运动,最后做匀速运动D.先做减速运动,最后做匀
8、速运动答案 C 给滑环一个瞬时作用力,滑环获得一定的速度v,当qvB=mg时,滑环将以v做匀速直线运动,故A可能发生。当qvBm
