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1、一、复合场一、复合场1定义：定义：复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其 中某两种场并存，或分区域存在中某两种场并存，或分区域存在2三种场的比较三种场的比较力的特点力的特点功和能的特点功和能的特点重力重力场场大小：大小：G 方方向：向：重力做功与路径重力做功与路径 重力重力做功改做功改变变物体的物体的 mg竖竖直向下直向下无关无关重力重力势势能能力的特点力的特点功和能的特点功和能的特点静静电电场场大小：大小：F 方向：正方向：正电电荷受力方向与荷受力方向与场场强强方方向向 ；负电负电荷受力方荷受力方向与向与场场强强方向方向 电场电场力做功与路径力做功与路径
2、 WqU电场电场力做功改力做功改变电变电荷的荷的磁磁场场洛洛伦兹伦兹力力F 方方向符合左手定向符合左手定则则洛洛伦兹伦兹力不做功，不改力不做功，不改变带电变带电粒子的粒子的 qE相同相同相反相反无关无关电势电势能能动动能能qvBsin(1)当带电粒子所受合力为零时，将处于当带电粒子所受合力为零时，将处于 或或 状态状态(2)当当 提供向心力，其余各力的合力为零时，带电提供向心力，其余各力的合力为零时，带电 粒子做匀速圆周运动粒子做匀速圆周运动(3)当带电粒子所受合力大小与方向均变化时，将做非匀变速当带电粒子所受合力大小与方向均变化时，将做非匀变速 曲线运动这类问题一般只能用能量关系来处理曲线运
3、动这类问题一般只能用能量关系来处理静止静止匀速直线运动匀速直线运动洛伦兹力洛伦兹力3.3.带粒子在复合场中运动的几种情况带粒子在复合场中运动的几种情况 分析带电粒子在复合场中的运动时，必须同时考虑分析带电粒子在复合场中的运动时，必须同时考虑各场的作用，全面正确地分析带电粒子的受力和运动特各场的作用，全面正确地分析带电粒子的受力和运动特征，尤其是洛伦兹力会随粒子运动状态的改变而变化征，尤其是洛伦兹力会随粒子运动状态的改变而变化二、带电粒子在复合场中运动的典型应用二、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运动的重要应用，包括速度选择器、带电粒子在复合场中运动的重要应用，包括速度选择器
4、、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计等回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计等垂直垂直qEqvB相同相同3磁流体发电机磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化它可以把物体的内能直接转化 为电能为电能 图图 833(2)根据左手定则，如图根据左手定则，如图833中的中的B是发电机是发电机 (3)磁流体发电机两极板间的距离为磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差，则两极板间能达到的最大电势差U .正极正极Bvd电场电场力力洛洛伦伦兹兹力力图图 83
5、5同位素同位素因此，只要知道因此，只要知道q、B、L与与U，就可计算出带电粒子的质，就可计算出带电粒子的质量量m.又因又因mL2，不同质量的同位素从不同处可得到分离，故，不同质量的同位素从不同处可得到分离，故质谱仪又是分离同位素的重要仪器质谱仪又是分离同位素的重要仪器6霍尔效应霍尔效应在匀强磁场中放置一个矩形截在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上场、电流方向都垂直的方向上 图图836出现了出现了 ，这个现象称为霍尔效应所产生的电，这个现象称为霍尔效应所产生的电势差称为霍尔电势
6、差，其原理如图势差称为霍尔电势差，其原理如图836所示所示电势差电势差1如图如图837所示，在平行带电所示，在平行带电金属板间有垂直于纸面向里的匀金属板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，质子、氘核、氚核沿平强磁场，质子、氘核、氚核沿平行于金属板方向以相同的动能射行于金属板方向以相同的动能射入两极板间，其中氘核沿直线运入两极板间，其中氘核沿直线运 图图837动，未发生偏转，质子和氚核发生偏转后射出，则：动，未发生偏转，质子和氚核发生偏转后射出，则：偏向正极板偏向正极板的是质子；的是质子；偏向正极板的是氚核；偏向正极板的是氚核；射出时动能最大的是质子；射出时动能最大的是质子；射出时动能最大的是氚核以上
7、说法正确的是射出时动能最大的是氚核以上说法正确的是 ()ABC D解析：解析：质子、氘核、氚核质量数和电荷数分别为质子、氘核、氚核质量数和电荷数分别为11H,12H,13H，由于它们的动能相同，故质子的速度大于氘核速度，氚核，由于它们的动能相同，故质子的速度大于氘核速度，氚核速度小于氘核速度，而氘核未发生偏转，则氚核偏向电场力速度小于氘核速度，而氘核未发生偏转，则氚核偏向电场力方向，质子偏向洛伦兹力方向故正确答案为方向，质子偏向洛伦兹力方向故正确答案为D.答案：答案：D答案：答案：ABC3如图如图839所示，虚线间空间内存在由匀强电场所示，虚线间空间内存在由匀强电场E和匀和匀强磁场强磁场B组成
8、的正交或平行的电场和磁场，有一个带正组成的正交或平行的电场和磁场，有一个带正电小球电小球(电荷量为电荷量为q，质量为，质量为m)从正交或平行的电磁混从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的是直线通过的是 ()图图839答案：答案：CD4如图如图8310所示，在长方形所示，在长方形abcd 区域内有正交的电磁场，区域内有正交的电磁场，abbc/2 L，一带电粒子从，一带电粒子从ad的中点垂直于的中点垂直于 电场和磁场方向射入，恰沿直线从电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc 边的中点边的中点P射出，若撤去磁场，则粒
9、子射出，若撤去磁场，则粒子 图图8310 从从c点射出；若撤去电场，则粒子将点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计重力不计)()A从从b点射出点射出B从从b、P间某点射出间某点射出C从从a点射出点射出D从从a、b间某点射出间某点射出答案：答案：C5(2011济南模拟济南模拟)某塑料球成型机工作时，可以喷出速度某塑料球成型机工作时，可以喷出速度v010 m/s的塑料小球，已知喷出小球的质量的塑料小球，已知喷出小球的质量m1.0104 kg，并且在喷出时已带了，并且在喷出时已带了q1.0104C的负电荷，如图的负电荷，如图8311所示，小球从喷口飞出后，先滑过长所示，小球从喷口飞出后，先滑过长d1
10、.5 m的水平光滑的水平光滑的绝缘轨道，而后又经过半径的绝缘轨道，而后又经过半径R0.4 m的圆弧形竖立的光滑的圆弧形竖立的光滑绝缘轨道，今在水平轨道上加上水平向右的电场强度为绝缘轨道，今在水平轨道上加上水平向右的电场强度为E的的匀强电场，小球恰好从圆形轨道的最高点匀强电场，小球恰好从圆形轨道的最高点M处水平飞出；若处水平飞出；若再在圆形轨道区域加上垂直于纸面向里的匀强磁场，小球则再在圆形轨道区域加上垂直于纸面向里的匀强磁场，小球则恰好从圆形轨道上与圆心等高的恰好从圆形轨道上与圆心等高的N点脱离轨道落入放在地面点脱离轨道落入放在地面上接地良好的金属容器内，上接地良好的金属容器内，g10 m/s
11、2，求：，求：图图8311(1)所加电场的电场强度所加电场的电场强度E；(2)所加磁场的磁感应强度所加磁场的磁感应强度B.带电粒子在分离的电场、磁场中的运动带电粒子在分离的电场、磁场中的运动师师 之之 说说1带电粒子在匀强电场、匀强磁场中可能的运动性质带电粒子在匀强电场、匀强磁场中可能的运动性质在在场场强强为为E的匀的匀强强电场电场中中在磁感在磁感应应强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场场中中初速度初速度为为零零做初速度做初速度为为零的匀加速直零的匀加速直线线运运动动保持静止保持静止初速度平行初速度平行场线场线做匀做匀变变速直速直线线运运动动做匀速直做匀速直线线运运动动初速度垂直初速度垂直场线场线
12、做匀做匀变变速曲速曲线线运运动动(类类平抛平抛运运动动)做匀速做匀速圆圆周运周运动动特点特点受恒力作用，做匀受恒力作用，做匀变变速运速运动动洛洛伦兹伦兹力不做功，力不做功，动动能不能不变变2 2“电偏转电偏转”和和“磁偏转磁偏转”的比较的比较 关键一点关键一点(1)(1)“电偏转电偏转”和和“磁偏转磁偏转”分别是利用电场和磁场对分别是利用电场和磁场对(运运 动动)电荷的电场力和洛伦兹力的作用控制其运动方向和电荷的电场力和洛伦兹力的作用控制其运动方向和 轨迹轨迹(2)(2)两类运动的受力情况和处理方法差别很大，要首先进行两类运动的受力情况和处理方法差别很大，要首先进行 区别分析，再根据具体情况处
13、理区别分析，再根据具体情况处理 在平面直角坐标系在平面直角坐标系xOy中，中，第第象限存在沿象限存在沿y轴负方向的匀强电场，轴负方向的匀强电场，第第象限存在垂直于坐标平面向外的匀象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为强磁场，磁感应强度为B.一质量为一质量为m、电荷量为电荷量为q的带正电的粒子从的带正电的粒子从y轴正半轴轴正半轴上的上的M点以速度点以速度v0垂直于垂直于y轴射入电场，轴射入电场，图图8312经经x轴上的轴上的N点与点与x轴正方向成轴正方向成60角射入磁场，最后从角射入磁场，最后从y轴负半轴上的轴负半轴上的P点垂直于点垂直于y轴射出磁场，如图轴射出磁场，如图8312所示
14、不计粒子重力，求：所示不计粒子重力，求：(1)M、N两点间的电势差两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从粒子从M点运动到点运动到P点的总时间点的总时间t.思路点拨思路点拨根据粒子在不同区域内的运动特点和受力特根据粒子在不同区域内的运动特点和受力特点画出轨迹，分别利用类平抛和圆周运动的分析方法列方点画出轨迹，分别利用类平抛和圆周运动的分析方法列方程求解程求解 处理这类带电粒子在分区域的电场、磁场中的处理这类带电粒子在分区域的电场、磁场中的运动问题，首先应分区域单独研究带电粒子在匀强运动问题，首先应分区域单独研究带电粒子在匀强电场中做类平抛
15、运动，在匀强磁场中做匀速圆周运电场中做类平抛运动，在匀强磁场中做匀速圆周运动，然后找出在两种场的分界线上的两种运动的联动，然后找出在两种场的分界线上的两种运动的联系即可解决问题其中，运动的合成与分解和几何系即可解决问题其中，运动的合成与分解和几何关系的运用是解题的关键关系的运用是解题的关键.带电粒子在复合场中运动的一般思路带电粒子在复合场中运动的一般思路师师 之之 说说1带电粒子在复合场中运动的分析方法和一般思路带电粒子在复合场中运动的分析方法和一般思路(1)弄清复合场的组成一般有磁场、电场的复合，磁场、弄清复合场的组成一般有磁场、电场的复合，磁场、重力场的复合，磁场、电场、重力场三者的复合重
16、力场的复合，磁场、电场、重力场三者的复合(2)正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静 电力和磁场力的分析电力和磁场力的分析(3)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的 结合结合(4)对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题，要分阶段对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题，要分阶段 进行处理进行处理(5)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方
17、程求解衡列方程求解当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿定当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿定律结合圆周运动规律求解律结合圆周运动规律求解当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解守恒定律求解对于临界问题，注意挖掘隐含条件对于临界问题，注意挖掘隐含条件2复合场中粒子重力是否考虑的三种情况复合场中粒子重力是否考虑的三种情况(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略
18、；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应当考虑其重力当考虑其重力(2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，这种情况比较在题目中有明确说明是否要考虑重力的，这种情况比较 正规，也比较简单正规，也比较简单(3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运 动分析时，要由分析结果确定是否要考虑重力动分析时，要由分析结果确定是否要考虑重力关键一点关键一点 重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力始终和重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力始终和运动方向垂直，永不做功，但洛伦兹力要随带电粒子运运动
19、方向垂直，永不做功，但洛伦兹力要随带电粒子运动状态的变化而改变动状态的变化而改变 如图如图8314所示，套在很所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，质量为长的绝缘直棒上的小球，质量为1.0104 kg，带，带4.0104 C的正电荷，小球在的正电荷，小球在棒上可以滑动，将此棒竖直放置在沿水棒上可以滑动，将此棒竖直放置在沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，匀强平方向的匀强电场和匀强磁场中，匀强电场的电场强度电场的电场强度E10 N/C，方向水平向右，匀强磁场的磁感，方向水平向右，匀强磁场的磁感应强度应强度B0.5 T，方向为垂直于纸面向里，小球与棒间的动摩，方向为垂直于纸面向里，小球与棒间的动摩擦因数
20、为擦因数为0.2，求小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度，求小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度和最大速度和最大速度(设小球在运动过程中所带电荷量保持不变，设小球在运动过程中所带电荷量保持不变，g取取10 m/s2)图图8314思路点拨思路点拨从小球下落过程中受力情况分析入手，确定从小球下落过程中受力情况分析入手，确定在运动过程中各个力的变化规律，从而分析物体的运动规在运动过程中各个力的变化规律，从而分析物体的运动规律，找出速度最大时的位置特点和受力特点律，找出速度最大时的位置特点和受力特点解析解析带电小球沿绝缘棒下滑过程中，受竖直向下的重力，带电小球沿绝缘棒下滑过程中，受竖直向下的重力，竖直向上
21、的摩擦力，水平方向的弹力和洛伦兹力及电场力竖直向上的摩擦力，水平方向的弹力和洛伦兹力及电场力作用当小球由静止开始下落时，弹力等于电场力，小球作用当小球由静止开始下落时，弹力等于电场力，小球在竖直方向所受摩擦力最小，小球加速度最大小球运动在竖直方向所受摩擦力最小，小球加速度最大小球运动过程中，弹力等于电场力与洛伦兹力之和，随着小球运动过程中，弹力等于电场力与洛伦兹力之和，随着小球运动速度的增大，小球所受洛伦兹力增大，小球在竖直方向的速度的增大，小球所受洛伦兹力增大，小球在竖直方向的摩擦力也随之增大，小球加速度减小，速度增大，当小球摩擦力也随之增大，小球加速度减小，速度增大，当小球的加速度为零时，
22、速度达最大的加速度为零时，速度达最大小球刚开始下落时，加速度最大，设为小球刚开始下落时，加速度最大，设为am，这时，这时答案答案2 m/s25 m/s(1)带电粒子在复合场中做变速直线运动时，所受洛伦带电粒子在复合场中做变速直线运动时，所受洛伦 兹力的大小不断变化，而洛伦兹力的变化往往引起兹力的大小不断变化，而洛伦兹力的变化往往引起 其他力的变化，从而导致加速度不断变化其他力的变化，从而导致加速度不断变化(2)带电粒子在复合场中运动时，必须注意重力、电场带电粒子在复合场中运动时，必须注意重力、电场 力对带电粒子的运动产生的影响，带电粒子的运动力对带电粒子的运动产生的影响，带电粒子的运动 状态的
23、变化又会对洛伦兹力产生影响状态的变化又会对洛伦兹力产生影响.学学 之之 用用2如图如图8315所示，足够长的光滑所示，足够长的光滑 绝缘斜面与水平面间的夹角为绝缘斜面与水平面间的夹角为(sin 0.6)，放在水平方向的匀强电场和，放在水平方向的匀强电场和 匀强磁场中，电场强度匀强磁场中，电场强度E50 V/m，图图8315 方向水平向左，磁场方向垂直于纸面向外一个电荷方向水平向左，磁场方向垂直于纸面向外一个电荷 量量q4.0102 C、质量、质量m0.40 kg的光滑小球，以初的光滑小球，以初 速度速度v020 m/s从斜面底端向上滑，然后又下滑，共经从斜面底端向上滑，然后又下滑，共经 过过3
24、 s脱离斜面求磁场的磁感应强度脱离斜面求磁场的磁感应强度(g取取10 m/s2)解析：解析：小球上滑过程中受力情况如小球上滑过程中受力情况如图所示，所以小球离开斜面时正处图所示，所以小球离开斜面时正处于下滑状态小球从开始上滑到离于下滑状态小球从开始上滑到离开斜面加速度不变，由牛顿第二定律得：开斜面加速度不变，由牛顿第二定律得：mgsinqEcosma代入数据得代入数据得a10 m/s2小球刚离开斜面时的速度为：小球刚离开斜面时的速度为：答案答案：5 T带电粒子在复合场中运动的分类带电粒子在复合场中运动的分类师师 之之 说说1带电粒子在复合场中无约束情况下的运动带电粒子在复合场中无约束情况下的运
25、动(1)磁场力、重力并存磁场力、重力并存若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂曲线运若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂曲线运动，因动，因F洛洛不做功，故机械能守恒，由此可求解问题不做功，故机械能守恒，由此可求解问题(2)电场力、磁场力并存电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子不计重力的微观粒子)若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体做复杂曲线运若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体做复杂曲线运动，因动，因F洛洛不做功
26、，可用动能定理求解问题不做功，可用动能定理求解问题(3)电场力、磁场力、重力并存电场力、磁场力、重力并存若三力平衡，一定做匀速直线运动若三力平衡，一定做匀速直线运动若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动若合力不为零且与速度方向不垂直，做复杂的曲线运若合力不为零且与速度方向不垂直，做复杂的曲线运动，因动，因F洛洛不做功，可用能量守恒或动能定理求解问题不做功，可用能量守恒或动能定理求解问题2带电粒子在复合场中有约束情况下的运动带电粒子在复合场中有约束情况下的运动带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情
27、况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运力不做功的特点，用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果动定律求出结果3 3带电粒子在复合场中运动的临界值问题带电粒子在复合场中运动的临界值问题由于带电粒子在复合场中受力情况复杂、运动情况多变，由于带电粒子在复合场中受力情况复杂、运动情况多变，往往出现临界问题，这时应以题目中的往往出现临界问题，这时应以题目中的“最大最大”、“最最高高”、“
28、至少至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其他方程联立求解临界条件列出辅助方程，再与其他方程联立求解关键一点关键一点 带电粒子在复合场中运动的问题，往往综合性较强、带电粒子在复合场中运动的问题，往往综合性较强、物理过程复杂在分析处理该部分的问题时，要充分挖掘物理过程复杂在分析处理该部分的问题时，要充分挖掘题目的隐含信息，利用题目创设的情景，对粒子做好受力题目的隐含信息，利用题目创设的情景，对粒子做好受力分析、运动过程分析，培养空间想象能力、分析综合能力、分析、运动过程分析，培养空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能
29、力应用数学知识处理物理问题的能力 (2011海淀模拟海淀模拟)如图如图8316所示，在水平地面上方所示，在水平地面上方有一范围足够大的互相正交的匀有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域磁场的强电场和匀强磁场区域磁场的 图图 8316磁感应强度为磁感应强度为B，方向水平并垂直于纸面向里一质量为，方向水平并垂直于纸面向里一质量为m、带电荷量为带电荷量为q的带正电微粒在此区域内沿竖直平面的带正电微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁垂直于磁场方向的平面场方向的平面)做速度大小为做速度大小为v的匀速圆周运动，重力加速度的匀速圆周运动，重力加速度为为g.(1)求此区域内电场强度的大小和方向；求此区
30、域内电场强度的大小和方向；思路点拨思路点拨(1)当带电微粒在复合场中做匀速圆周运动当带电微粒在复合场中做匀速圆周运动时，重力和电场力平衡，由洛伦兹力提供向心力时，重力和电场力平衡，由洛伦兹力提供向心力(2)正确地画出运动轨迹，再由几何关系找出最高点到地正确地画出运动轨迹，再由几何关系找出最高点到地面的距离与轨道半径面的距离与轨道半径r的关系的关系(3)由于洛伦兹力不做功，下落过程中重力和电场力做功，由于洛伦兹力不做功，下落过程中重力和电场力做功，微粒做曲线运动，故运用动能定理解答比较方便微粒做曲线运动，故运用动能定理解答比较方便 分析带电粒子在复合场中的运动情况时，要根据场的情况正分析带电粒子
31、在复合场中的运动情况时，要根据场的情况正确地分析粒子受力及运动特征粒子在复合场中所做的运动取决确地分析粒子受力及运动特征粒子在复合场中所做的运动取决于带电粒子所受的合外力及其初始的运动状态只要其中一个场于带电粒子所受的合外力及其初始的运动状态只要其中一个场发生变化，粒子的运动状态就要发生变化发生变化，粒子的运动状态就要发生变化 此题中电场、磁场、重力场并存，初始时粒子在场中做匀此题中电场、磁场、重力场并存，初始时粒子在场中做匀速圆周运动，说明粒子所受重力与电场力等大反向，是一对平衡速圆周运动，说明粒子所受重力与电场力等大反向，是一对平衡力，粒子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供当电场强度力，
32、粒子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供当电场强度发生变化时，重力与电场力的合力也发生变化，粒子的运动状态发生变化时，重力与电场力的合力也发生变化，粒子的运动状态也会发生变化，从而引起洛伦兹力的变化，处理这些问题要利用也会发生变化，从而引起洛伦兹力的变化，处理这些问题要利用功能关系进行求解功能关系进行求解.学学 之之 用用3(2010福建高考福建高考)如图如图8317所示的装置，左半部为速所示的装置，左半部为速度选择器，右半部为匀强的偏转电场一束同位素离子度选择器，右半部为匀强的偏转电场一束同位素离子流从狭缝流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择射入速度选择器，能够沿直线通过速度选
33、择器并从狭缝器并从狭缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为立即进入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片的偏转电场，最后打在照相底片D上已知同位素离子的电荷量为上已知同位素离子的电荷量为q(q0)，速度选择器内，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应的匀强电场和磁感应强度大小为强度大小为B0的匀强磁场，照相底片的匀强磁场，照相底片D与狭缝与狭缝S1、S2的连的连线平行且距离为线平行且距离为L，忽略重力的影响，忽略重力的影响 图图8317(1)求从狭缝求从狭缝S2射出的离子速度射出的离
34、子速度v0的大小；的大小；(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞方向飞行的距离为行的距离为x，求出，求出x与离子质量与离子质量m之间的关系式之间的关系式(用用E0、B0、E、q、m、L表示表示)考情考情分析分析本节知识是高考考查的重点，主要是电场、磁本节知识是高考考查的重点，主要是电场、磁场、重力场知识与力学规律的综合应用，命题侧重场、重力场知识与力学规律的综合应用，命题侧重点是对物理现象和物理过程的分析，重在考查牛顿点是对物理现象和物理过程的分析，重在考查牛顿定律、运动学规律在电磁学中的综合应用；也有考定律、运动学规律在电磁学中的综合
35、应用；也有考查分析电磁学现象中的能量问题，同时电磁学知识查分析电磁学现象中的能量问题，同时电磁学知识在生活、生产、现代科技中的综合应用是近几年高在生活、生产、现代科技中的综合应用是近几年高考命题的热点，如回旋加速器、质谱议、电磁流量考命题的热点，如回旋加速器、质谱议、电磁流量计等；题型主要以选择题和计算题的形式出现难计等；题型主要以选择题和计算题的形式出现难度一般为中等或较大度一般为中等或较大命题命题预测预测带电粒子在复合场中的运动作为电磁学知识与带电粒子在复合场中的运动作为电磁学知识与力学知识的综合应用，仍将是今后高考命题的重点力学知识的综合应用，仍将是今后高考命题的重点和热点，应高度重视，
36、并注意本节知识在生活、生和热点，应高度重视，并注意本节知识在生活、生产、科技方面的应用问题，有针对性加强训练选产、科技方面的应用问题，有针对性加强训练选择题、计算题都有可能出现，且计算题作为高考压择题、计算题都有可能出现，且计算题作为高考压轴题的可能性较大轴题的可能性较大.1(2010北京高考北京高考)利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域广泛应用于测量和自动控制等领域如图如图8318，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄中，在薄片的两个侧面片的两个侧面a、b间通以电流间通以电流I时，另
37、外两侧时，另外两侧c、f间产生电势差，间产生电势差，这一现象称为霍尔效应其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力这一现象称为霍尔效应其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是的作用向一侧偏转和积累，于是c、f间建立起电场间建立起电场EH，同时产生，同时产生霍尔电势差霍尔电势差UH.当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，EH和和UH达到稳定值，达到稳定值，UH的大小与的大小与I和和B以及霍尔元件厚度以及霍尔元件厚度d之间满足之间满足关系式关系式UHRH ,其中比例系数其中比例系数RH称为霍尔系数，仅与材料性质称为霍尔系数，仅与材料性质有关有
38、关图图8318图图8319图图8320(1)设半导体薄片的宽度设半导体薄片的宽度(c、f间距间距)为为l，请写出，请写出UH和和EH的关的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图8318中中c、f哪端的电势高；哪端的电势高；(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n，电子，电子的电荷量为的电荷量为e，请导出霍尔系数，请导出霍尔系数RH的表达式的表达式(通过横截通过横截面积面积S的电流的电流InevS，其中，其中v是导电电子定向移动的平均是导电电子定向移动的平均速率速率)；(3)图图8319是霍尔测速仪的示意
39、图，将非磁性圆盘固定是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻个永磁体，相邻永磁体的极性相反霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近永磁体的极性相反霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图象如当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图象如图图8320所示所示a若在时间若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆，请导出圆盘转速盘转速N的表达式的表达式b利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程除此之外，利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程除此之外，请你展开请
40、你展开“智慧的翅膀智慧的翅膀”，提出另一个实例或设想，提出另一个实例或设想答案：答案：见解析见解析2(2010课标全国课标全国)如图如图8321所示，在所示，在0 xa、0y范围内垂范围内垂直于直于xOy平面向外的匀强磁场，平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为磁感应强度大小为B.坐标原点坐标原点O处有一个粒子源，在某时刻发射处有一个粒子源，在某时刻发射 图图8321大量质量为大量质量为m、电荷量为、电荷量为q的带正电粒子，它们的速度大的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在小相同，速度方向均在xOy平面内，与平面内，与y轴正方向的夹角轴正方向的夹角分布在分布在090范围内已知粒子在磁场中
41、做圆周运动的半范围内已知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于径介于a/2到到a之间，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历之间，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的(1)速度的大小；速度的大小；(2)速度方向与速度方向与y轴正方向夹角的正弦轴正方向夹角的正弦3飞行时间质谱仪可以对气体分子飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析如图进行分析如图8322所示，所示，在真空状态下，脉冲阀在真空状态下，脉冲阀P喷出微量喷出微量气体，经激光照射产生不同价位气体，经激光照射产生不同价位的正离子，自的正离子，自a板小孔进入板小孔进入a、b间间 图图8322的加速电场，从的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入板小孔射出，沿中线方向进入M、N板板间的偏转控制区，到达探测器已知元电荷电量为间的偏转控制区，到达探测器已知元电荷电量为e，a、b板间距为板间距为d，极板，极板M、N的长度和间距为的长度和间距为L.不计离子重力不计离子重力及进入及进入a板时的初速度板时的初速度点点击此此图片片进入入课下提知能下提知能