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1、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、电磁流量计一、电磁流量计 例例1：（多选）为了测量某化肥厂的污水排放量，技术人员在（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，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，左右两端开口，在垂直于上下表面方向加磁感应强度为磁感应强度为B的匀
2、强磁场，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极，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的电压U，若用，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（确的是（）A、若污水中正离子较多，则前内侧面比后内、若污水中正离子较多，则前内侧面比后内侧面的电势高侧面的电势高 B、前内侧面的电势一定低于后、前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势，与哪种离子多无关内侧面的电势，与哪种离子多无关 C、污水中、污水中离子
3、浓度越高，电压表的示数越大离子浓度越高，电压表的示数越大 D、污水流、污水流量量Q与电压与电压U成正比，与成正比，与ab无关无关BD（1 1）达到稳定状态时，导体上侧面）达到稳定状态时，导体上侧面A A的的电势电势_下侧面下侧面A A的电势（填的电势（填“高于高于”、“低于低于”或或“等于等于”）（2 2）电子所受的洛伦兹力为）电子所受的洛伦兹力为_（3 3）当导体上、下两侧之间的电势差为）当导体上、下两侧之间的电势差为U U时，电子受的静电力为时，电子受的静电力为_ （4 4）电子的定向流动形成电流，电子的平均定向速度为电子的定向流动形成电流，电子的平均定向速度为，电荷量，电荷量为为e e，
4、n 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，可得的条件，可得U=U=，证明霍尔系数为，证明霍尔系数为K K二、霍尔效应二、霍尔效应 当电流当电流垂直垂直于外磁场通过导体时，垂直于电流和磁场的方向会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，从而在产生一附加电场，从而在导体的两端产生电势差导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。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：带电粒子在叠加场中的运
5、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.例例2：如图所示，与水平面成如图所示，与水平面成37的倾斜轨道的倾斜轨道AC，其延长线在，其延长线在D点与半点与半圆轨道圆轨道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，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的右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场(C点处点处于于M
6、N边界上边界上)一质量为一质量为0.4 kg的带电小球沿轨道的带电小球沿轨道AC下滑，至下滑，至C点时速度点时速度为为vC m/s，接着沿直线，接着沿直线CD运动到运动到D处进入半圆轨道，进入时无动能损处进入半圆轨道，进入时无动能损失，且恰好能通过失，且恰好能通过F点，在点，在F点速度为点速度为vF4 m/s(不计空气阻力，不计空气阻力，g10 m/s2，cos 370.8)求：求：(1)小球带何种电荷？小球带何种电荷？(2)小球在半圆轨道部分小球在半圆轨道部分克服摩擦力所做的功；克服摩擦力所做的功；(3)小球从小球从F点飞出时磁场同时消失，小球离开点飞出时磁场同时消失，小球离开F点后的运动轨
7、迹与直线点后的运动轨迹与直线AC(或延长线或延长线)的交点为的交点为G点点(未标出未标出)，求，求G点到点到D点的距离点的距离(1)正电荷正电荷(2)27.6 J(3)2.26 m 例例3：如如图图所所示示，在在地地面面附附近近有有一一个个范范围围足足够够大大的的相相互互正正交交的的匀匀强强电电场场和和匀匀强强磁磁场场.匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为B，方方向向水水平平并并垂垂直直纸纸面面向向外外，一一质质量量为为m、带带电电荷荷量量为为q的的带带电电微微粒粒在在此此区区域域恰恰好好做做速速度度大大小小为为v的的匀匀速速圆周运动圆周运动.(重力加速度为重力加速度为g)(1)求此区域内电场强度的大小和方向；求此区域内电场强度的大小和方向；(2)若若某某时时刻刻微微粒粒运运动动到到场场中中距距地地面面高高度度为为H的的P点点，速速度度与与水水平平方方向向成成45，如如图图所所示示.则则该该微微粒粒至至少少需需要要经经过过多多长长时时间间才才能能运运动动到到距距地地面面最高点？最高点距地面多高？最高点？最高点距地面多高？