高考物理一轮总复习 专题5 带电粒子在复合场中的运动课件 新人教版

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1、2017高三一轮总复习物理选修3-1第八章　磁场专题五　带电粒子在复合场中的运动栏目导航12基础知识整合热门考点研析3物理模型构建4考题随堂演练基础知识整合霍尔元件可以用来检测磁场及其变化．图甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图．由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场．测量原理如乙图所示，直导线通有垂直纸面向里的电流，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路．所用器材已在图中给出，部分电路已经连接好．为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B.(1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电，电流从乙图中霍尔元件左侧流入，右侧流

2、出，霍尔元件________(填“前表面”或“后表面”)电势高．(2)在图中画线连接成实验电路图．(3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为e，霍尔元件的厚度为h，为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B，还必须测量的物理量有________(写出具体的物理量名称及其符号)，计算式B＝________.【思路引导】1.自由电荷在复合场中做什么运动？如何判断霍尔元件表面电势的高低？2．电流的微观表达式如何书写？自由电荷受到哪些力作用？【解析】本题属于教材“阅读材料”中关于霍尔效应的知识点，关键是明确自由电荷在复合场中受到电场力和洛伦兹力作用，二力平衡．(1)根据安培定

3、则可知，通电直导线产生的磁场在图示位置是竖直向下的，电流从霍尔元件的左侧流入，右侧流出，根据左手定则可知，带负电的自由电荷受到安培力向里，聚集在后表面，故前表面电势较高．(2)电路中滑动变阻器控制电路中电流的大小，电压表测量霍尔元件前后表面的电势差，连接电路如图所示：场的性质1．重力场(1)力的大小：________.(2)力的方向：____________．(3)功能特点：重力做功与物体的路径无关，只与__________________________有关；重力做功等于____________________．知识点1G＝mg竖直向下初末位置的高度差重力势能的减少量2．电场(1)力

4、的大小：F＝____，适用于一切电场；F＝______，适用于点电荷的电场．(2)力的方向：正电荷受力方向与场强方向______；负电荷受力方向与场强方向______．(3)功能的特点：电场力做功与电荷的路径无关，只与初末位置的_________有关；电场力做功等于_____________________．qE一致相反电势差电势能的减少量3．磁场(1)洛伦兹力的大小：F＝_______，适用于电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况．(2)力的方向：满足____________，洛伦兹力垂直于运动__________________确定的平面．(3)功能的特点：洛伦兹力充当圆周运动的向心力

5、，永不做功．4．组合场和复合场(1)组合场：电场和磁场存在明显的界限，位于一定的区域内，不相交，不重叠．(2)复合场：重力场、电场和磁场在空间某一区域同时存在，或是其中两种场同时存在．左手定则方向和磁场qvB典型应用1．速度选择器(1)相互垂直的匀强电场和匀强磁场的复合，本质是受力平衡的问题，如图所示：知识点2(2)带电粒子在速度选择器中受到电场力和洛伦兹力作用，满足qE＝qvB时，即速度满足_______时，粒子在速度选择器中做_____________运动．匀速直线电性电荷量质量2．质谱仪(1)该模型是组合场模型，带电粒子先后经过____________、_____________

6、_最后打在底板上，如图所示：加速电场偏转磁场越大越大3．回旋加速器(1)回旋加速器是典型的组合场模型，装置由交变电场和匀强磁场构成，如图所示：(2)带电粒子在电场中加速，在匀强磁场中偏转，为了保证粒子不断的被加速，交变电场的变化周期必须和匀强磁场中圆周运动周期_______．相等D型盒的半径4．霍尔元件(1)霍尔元件是典型的受力平衡模型，导体中的自由电荷在洛伦兹力作用下偏转，最后达到受力平衡，如图所示：匀强磁场B和流过元件的电流I特别提醒速度选择器、质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机、霍尔元件、电磁流量计等高科技仪器的工作原理本质上就是电磁场的复合问题.热门考点研析1.组合场由两个或两个

7、以上的有界电场、磁场组合而成的复合场．2．特点(1)组合场内粒子的运动也是组合的，在磁场中粒子往往做匀速圆周运动(磁偏转)，在电场中通常做匀变速直线运动或匀变速曲线运动(电偏转)．(2)由于粒子在磁场中做匀速圆周运动，可根据进出磁场的速度方向确定轨迹圆心，根据几何关系求出轨道半径和在磁场中的运动时间；而当“切换”到偏转电场时，运动的轨迹、性质等发生变化，则应用类平抛运动的规律如速度、位移公式等解决问题．带电粒子在组合场中的运动考点13．“电偏转