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1、习题课带电粒子在粒子在组合合场中的运中的运动第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场一、一、带电粒子在粒子在组合合场内运内运动的分析的分析知知识检索索组合合场是是指指电场、磁磁场同同时存存在在，但但各各位位于于一一定定的的区区域域内内(或或电场、磁磁场交交替替存存在在，位位于于同同一一指指定定的的区区域域内内)若若带电粒粒子子速速度度方方向向与与磁磁场方方向向平平行行，则在在磁磁场中中做做匀匀速速直直线运运动； 若若带电粒粒子子垂垂直直进入入磁磁场，则做做匀匀速速圆周周运运动而而在在电场中中，若若速速度度方方向向与与电场线在在同同一一直直线上上，则做做匀匀变速直速直线运运动；若速度方向与；若速
2、度方向与电场线垂直，垂直，则做做类平抛运平抛运动.第三章磁场第三章磁场解决解决这类问题，所需知，所需知识如下：如下：处理理这类问题时，一一要要注注意意在在两两个个场中中的的运运动分分别独独立立；二二要要注注意意在在前前一一个个场中中运运动的的末末速速度度是是在在后后一一个个场中中运运动的的初初速度；三要注意几何关系的速度；三要注意几何关系的应用用常常见题型有：型有：带电粒子在粒子在电场中加速在磁中加速在磁场中偏中偏转带电粒子在粒子在组合合场中的双偏中的双偏转第三章磁场第三章磁场例例1第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场 (2013武武汉三三中中高高二二检测)如如图所所示
3、示，在在xOy平平面面内内，第第一一象象限限中中有有匀匀强强电场，匀匀强强电场电场强强度度大大小小为E，方方向向沿沿y轴正正方方向向，在在x轴下下方方有有匀匀强强磁磁场,磁磁感感应强强度度大大小小为B，方方向向垂垂直直于于纸面面向向里里今今有有一一个个质量量为m、电荷荷量量为e的的电子子(不不计重重力力)，从从y轴上上的的P点点以以初初速速度度v0垂垂直直于于电场方方向向进入入电场，经电场偏偏转后后沿沿着着与与x轴正正方方向向成成45的的方方向向进入入磁磁场，并能返回到出并能返回到出发点点P.(1)作出作出电子运子运动轨迹的示意迹的示意图，并并说明明电子的运子的运动情况；情况；(2)P点到点到
4、O点的点的竖直距离直距离为多少？多少？(3)电子从子从P点出点出发经多多长时间第一次返回第一次返回P点点例例2第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场【答案答案】见解析解析【名名师点点评】正正确确解解决决这类问题的的基基础是是对粒粒子子在在每每个个场中中运运动性性质的的判判断断，并并画画出出运运动轨迹迹，关关键是是确确定定粒粒子子通通过场区分界区分界线时的位置、速度大小和方向的位置、速度大小和方向第三章磁场第三章磁场尝试应用用1.电视机机的的显像像管管中中，电子子束束的的偏偏转是是用用磁磁偏偏转技技术实现的的,电子子束束经过电压为U的的加加速速电场后后，进入入一一圆形形匀匀强强磁磁场区区,如如
5、图所所示示，磁磁场方方向向垂垂直直于于圆面面，磁磁场区区的的中中心心为O，半半径径为r.当当不不加加磁磁场时，电子子束束将将通通过O点点而而打打到到屏屏幕幕的的中中心心M点点，为了了让电子子束束射射到到屏屏幕幕边缘P，需需要要加加磁磁场，使使电子子束束偏偏转一已知角度一已知角度，此，此时磁磁场的磁感的磁感应强强度度B应为多少？多少？第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场2.(2013西西城城区区期期末末)如如图所所示示，相相距距为R的的两两块金金属属板板M、N正正对着着放放置置，S1、S2分分别为M、N板板上上的的小小孔孔，S1、S2、O三三点点共共线，它它们的的连线垂垂直直于于板板M、N,
6、且且S2OR.以以O为圆心心、R为半半径径的的圆形形区区域域内内存存在在磁磁感感应强强度度为B、方方向向垂垂直直纸面面向向外外的的匀匀强强磁磁场D为收收集集板板，板板上上各各点点到到O点点的的距距离离以以及及两两端端点点的的距距离离都都为2R，板板两两端端点点的的连线垂垂直直M、N两两板板质量量为m、带电荷量荷量为q的粒子，的粒子，经S1进入入M、N两板两板间的的电场后，通后，通过S2进入入磁磁场粒子在粒子在S1处的速度和粒子所受的的速度和粒子所受的重力均不重力均不计第三章磁场第三章磁场(1)当当M、N两两板板间的的电压为U时，求求粒粒子子进入入磁磁场时速速度度v的大小；的大小；(2)若若粒粒
7、子子恰恰好好打打在在收收集集板板D的的中中点点上上，求求M、N两两板板间的的电压值U0；(3)当当M、N两两板板间的的电压不不同同时，粒粒子子从从S1到到打打在在D上上经历的的时间t会不同，求会不同，求t的最小的最小值第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场答案：答案：见解析解析第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场答案：答案：见解析解析第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场5.(2013山山西西四四校校联考考)如如图所所示示，真真空空室室内内竖直直条条形形区区域域中中存存在在垂垂直直纸面面向向外外的的匀匀强强磁磁场，条条形形区区域域(含含、区区域域
8、分分界界面面)中中存存在在水水平平向向右右的的匀匀强强电场，电场强强度度为E，磁磁场和和电场宽度度均均为L且且足足够长,M、N为涂涂有有荧光光物物质的的竖直直板板.现有有一一束束质子子从从A处连续不不断断地地射射入入磁磁场，入入射射方方向向与与M板板成成60夹角角且且与与纸面面平平行行，质子子束束由由两两部部分分组成成，一一部部分分为速速度度大大小小为v的的低低速速质子子，另另一一部部分分为速速度度大大小小为3v的的高高速速质子子，当当区区域域中中磁磁场较强强时，M板板出出现两两个个亮亮斑斑，缓慢慢改改变磁磁场强强弱弱，直直至至亮亮斑斑相相继消消失失为止止，此此时观察察到到N板板有有两两个个亮
9、亮斑斑已已知知质子子质量量为m，电荷荷量量为e，不不计质子子重重力力和和相相互作用力，求：互作用力，求：第三章磁场第三章磁场(1)此此时区域的磁感区域的磁感应强强度；度；(2)到达到达N板下方亮斑的板下方亮斑的质子在磁子在磁场中运中运动的的时间；(3)N板两个亮斑之板两个亮斑之间的距离的距离第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场答案：答案：见解析解析第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场答案：答案：见解析解析第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场典典题示例示例 回回旋旋加加速速器器是是用用来来加加速速一一群群带电粒粒子子使使它它
10、们获得得很很大大动能能的的仪器器，其其核核心心部部分分是是两两个个D形形金金属属盒盒，两两盒盒分分别和和一一高高频交交流流电源源两两极极相相接接，以以便便在在盒盒内内的的窄窄缝中中形形成成匀匀强强电场，使使粒粒子子每每穿穿过狭狭缝时都都得得到到加加速速.两两盒盒放放在在匀匀强强磁磁场中中,磁磁场方方向向垂垂直直于于盒盒底底面面，离离子子源源置置于于盒盒的的圆心心附附近近，若若离离子子源源射射出出的的离离子子电荷荷量量为q，质量量为m，粒粒子子的的最最大大回回旋旋半半径径为Rmax.问：(1)所加交所加交变电流的流的频率率应是多少？是多少？(2)离子离开加速器离子离开加速器时的最大速度、最大的最
11、大速度、最大动能能为多少？多少？(3)设两两D形形盒盒间电场的的电势差差为U，盒盒间距距离离为d，且且为匀匀强强电场，求加速到上述能量所需的，求加速到上述能量所需的时间例例3第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场尝试应用用7.1930年年劳伦斯斯制制成成了了世世界界上上第第一一台台回回旋旋加加速速器器，其其原原理理如如图所所示示这台台加加速速器器由由两两个个铜质D形形盒盒D1、D2构构成成，其其间留留有空隙，下列有空隙，下列说法正确的是法正确的是()A离子由加速器的中心附近离子由加速器的中心附近进入加速器入加速器B离子由加速器的离子
12、由加速器的边缘进入加速器入加速器C离子从磁离子从磁场中中获得能量得能量D离子从离子从电场中中获得能量得能量第三章磁场第三章磁场解解析析：选AD.回回旋旋加加速速器器对离离子子加加速速时，离离子子是是由由加加速速器器的的中中心心附附近近进入入加加速速器器的的，选项A正正确确，选项B错误；离离子子在在磁磁场中中运运动时，洛洛伦兹力力不不做做功功，所所以以离离子子的的能能量量不不变，选项C错误；D形形盒盒D1、D2之之间存存在在交交变电场，当当离离子子通通过交交变电场时，电场力力对离离子子做做正正功功，离离子子的的能能量量增增加加，所所以以离离子的能量是从子的能量是从电场中中获得的，得的，选项D正确
13、故正确故选AD.第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场9.回回旋旋加加速速器器是是加加速速带电粒粒子子的的装装置置，其其核核心心部部分分是是分分别与与高高频交交流流电极极相相连接接的的两两个个D形形金金属属盒盒，两两盒盒间的的狭狭缝中中形形成成周周期期性性变化化的的电场，使使粒粒子子在在通通过狭狭缝时都都能能得得到到加加速速，两两D形形金金属属盒盒处于于垂垂直直于于盒盒底底的的匀匀强强磁磁场中中，如如图所所示示，要要增大增大带电粒子射出粒子射出时的的动能，能，则下列下列说法中正确的是法中正确的是()A增大匀增大匀强强电场间的加速的加速电压B增大磁增大磁场的磁感的磁感应强强度度C增加周期性增加周期性变化的化的电场的的频率率D增大增大D形金属盒的半径形金属盒的半径第三章磁场第三章磁场第三章磁场第三章磁场本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放退出全屏播放
