高中物理自主学习同步讲解与训练

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1、磁场     1.带电粒子在磁场中的运动   带电粒子在匀强磁场中运动时可能受磁场力的作用，也可能不受磁场力的作用。如果不受其他力，则当初速度方向与磁场方向平行时，粒子不受磁场的作用作匀速直线运动；当初速度与磁场方向垂直时，粒子在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动，由洛仑兹力提供向心力，求解该类问题的关键是分析清空间几何图景——轨迹图。 2.带电粒子在复合场中的运动   复合场是指电场、磁场、重力场中三者或其中任意两者共存的场。在复合场中运动的电荷有时可不计重力，如电子、质子、α粒子等微观粒子，也有重力不能忽略的宏观带电体，如小球、液滴、微粒等。   虽然电荷在复合场中的运

2、动情况一般较为复杂，但是它作为一个力学问题，同样遵循联系力和运动的各条基本规律。在分析和解决具体问题时，还是要从力的观点（牛顿定律）、动量的观点、能量的观点入手。正确分析受力情况和运动过程，充分发掘题目中的隐含条件，建立清晰的物理情景，最终把物理模型转化为数学表达式。 3.带电粒子在交变场中的运动   带电粒子在交变电场或磁场中运动情况比较复杂，其运动情况不仅与场变化的规律有关，还与粒子进入场的时刻有关。对此类问题，一定要从粒子的受力情况入手，分析清楚粒子在不同时间间隔内的运动情况（其运动情况通常具有某种对称性）。另外，对于偏转电压是交变电压的情况，若交变电压的变化周期远

3、大于粒子穿越电场的时间，则在粒子穿越电场过程中，电场可作匀强电场处理。 【典型例题】 例1.如图所示为电视机显像管及其偏转线圈（L）的示意图，如果发现电视画面的幅度比正常时偏小，可能是下列哪些原因引起的？   A.电子枪发射能力减弱，电子数减少   B.加速电场的电压过高，电子速率偏大   C.偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少   D.偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱   解析：画面变小，是由于电子束的偏转角减小，即偏转轨道半径增大所致。根据轨道小，都会引起B减小，所以，应选B、C、D。 7 例2.如图所示是测量带电粒子质量的仪器的工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分

4、子导入图中所示的容器A中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成为正一价的分子离子。分子离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝S2、S3射入磁感强度为B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ。最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面且平行于狭缝S3的细线。若测得细线到狭缝S3的距离为d，导出分子离子的质量m的表达式。   解析：           例3.串列加速器是用来产生高能离子的装置。图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U，a、c两端均有电极接地（电势为零）。现将速度很低的负一价碳离子从a端

5、输入，当离子到达b处时，可被设在b处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小。这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动。已知碳离子的质量m=2.0×10-26kg，U=7.5×105V，B=0.50T，n=2，基元电荷e=1.6×10-19C，求R。   解析：设碳离子到达b处时的速度为v1，从c端射出时的速度为v2，由能量关系得：         进入磁场后，碳离子做圆周运动，可得：         由（4）式及题给数值可解得：R=0.75m。 7 例4.如图所示，在地面附近，坐标系x

6、oy在竖直平面内，空间有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感强度大小为B。在x<0的空间内还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E，一个带正电的油滴经图中x轴上的M点，始终沿着与水平方向成角α=30°的斜向下的直线运动，进入x>0的区域。要使油滴进入x>0的区域后能在竖直平面内做匀速圆周运动，需在x>0区域内加一个匀强电场。若带电油滴做圆周运动通过x轴上的N点，且MO=NO。求：   （1）油滴运动的速率的大小。   （2）在x>0空间内所加电场的场强大小和方向。   （3）油滴从x轴上的M点开始到达x轴上的N点所用的时间。   解析：（1）带电油滴在x<0区域内受重

7、力mg、电场力qE和磁场力f的作用。因油滴沿直线运动，重力和电场力又为恒力，则与运动方向垂直的磁场力f的大小一定不能变化，因此油滴做匀速直线运动，三力平衡如图甲所示。图甲         （2）油滴进入x>0的区域后受电场力qE1和重力mg以及磁场力f作用，做匀速圆周运动，则重力和电场力一定要大小相等、方向相反，所以电场方向竖直向上。         （3）油滴运动轨迹如图乙所示，∠OPN=60°，O1P⊥MP，则O1P=O1N，O1为油滴做圆周运动的圆心。图乙   7   油滴由M点到P点的时间：      油滴由P点到N点