第十一章磁場(chǎng)專題強(qiáng)化十六帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破提能訓(xùn)練練案[57]核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破1疊加場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例(基礎(chǔ)考點(diǎn)·自主探究)1．速度選擇器(1)裝置(3)速度選擇器的特點(diǎn)①只能選擇粒子的速度，不能選擇粒子的電性、電荷量、質(zhì)量。②具有單一方向性：粒子只能從一側(cè)射入才可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從另一側(cè)射入則不能。2．磁流體發(fā)電機(jī)(1)裝置和原理等離子體射入，受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負(fù)電。3．電磁流量計(jì)(1)原理4．霍爾元件(1)霍爾元件當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢(shì)差。(2)分析霍爾元件的兩個(gè)關(guān)鍵①電勢(shì)高低的判斷：如圖所示，導(dǎo)體中的電流I向右時(shí)，根據(jù)左手定則可得，若自由電荷是電子，則下表面A′的電勢(shì)高，若自由電荷是正電荷，則下表面A′的電勢(shì)低?！靖櫽?xùn)練】(速度選擇器)在如圖所示的平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直。一帶電粒子(重力不計(jì))從左端以速度v沿虛線射入后做直線運(yùn)動(dòng)，則該粒子(

)B(磁流體發(fā)電機(jī))(2021·河北卷)如圖，距離為d的兩平行金屬板P、Q之間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，一束速度大小為v的等離子體垂直于磁場(chǎng)噴入板間，相距為L(zhǎng)的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為θ，兩導(dǎo)軌分別與P、Q相連，質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，恰好靜止，重力加速度為g，不計(jì)導(dǎo)軌電阻、板間電阻和等離子體中的粒子重力，下列說(shuō)法正確的是(

)B(電磁流量計(jì))醫(yī)院經(jīng)常需要用到血流量計(jì)檢查患者身體情況。某種電磁血流量計(jì)的原理可以簡(jiǎn)化為如圖所示模型。血液內(nèi)含有少量正、負(fù)離子，從直徑為d的血管右側(cè)流入，左側(cè)流出，空間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，M、N兩點(diǎn)之間的電壓穩(wěn)定時(shí)測(cè)量值為U，流量Q等于單位時(shí)間通過(guò)橫截面的液體的體積。下列說(shuō)法正確的是(

)C(霍爾元件)某種微小位移傳感器的工作原理如圖1所示，將霍爾元件置于兩塊磁性強(qiáng)弱相同、同極相對(duì)放置的磁體縫隙中，通過(guò)電壓與磁場(chǎng)的關(guān)系可以測(cè)出微小的位移?；魻栐拈L(zhǎng)寬高分別為a、b、c，其單位體積內(nèi)自由電荷的數(shù)目為n，自由電荷的電荷量為q，霍爾元件中通有沿圖2方向、大小為I的恒定電流。當(dāng)霍爾元件初始位置位于兩磁鐵正中間x＝0處時(shí)，與霍爾元件所連接的電壓表的示數(shù)為零。已知兩磁鐵間沿x軸方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖3所示，圖中B0、x0為已知量，則當(dāng)電壓表的示數(shù)為U0(U0>0)時(shí)，霍爾元件位移的大小為(

)B2帶電粒子(體)在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(能力考點(diǎn)·深度研析)1．疊加場(chǎng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)共存，或其中某兩場(chǎng)共存。2．帶電粒子在無(wú)約束疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)洛倫茲力、重力并存①若重力和洛倫茲力平衡，則帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。②若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，故機(jī)械能守恒，由此可求解問(wèn)題。(2)靜電力、洛倫茲力并存(不計(jì)重力的微觀粒子)①若靜電力和洛倫茲力平衡，則帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。②若靜電力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，可用動(dòng)能定理求解問(wèn)題。(3)靜電力、洛倫茲力、重力并存①若三力平衡，一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)。②若重力與靜電力平衡，一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。③若合力不為零且與速度方向不垂直，將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，可用能量守恒定律或動(dòng)能定理求解問(wèn)題。?考向1電場(chǎng)與磁場(chǎng)疊加(2023·江蘇卷)霍爾推進(jìn)器某局部區(qū)域可抽象成如圖所示的模型。Oxy平面內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從O點(diǎn)沿x軸正方向水平入射。入射速度為v0時(shí)，電子沿x軸做直線運(yùn)動(dòng)；入射速度小于v0時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的虛線所示，且在最高點(diǎn)與在最低點(diǎn)所受的合力大小相等。不計(jì)重力及電子間相互作用。[解析]

(1)由題知，入射速度為v0時(shí)，電子沿x軸做直線運(yùn)動(dòng)則有Ee＝ev0B解得E＝v0B。?考向2電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)三場(chǎng)疊加[解析]

(1)對(duì)油滴受力分析及作出油滴的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。根據(jù)油滴受力平衡可知油滴帶負(fù)電荷，設(shè)油滴質(zhì)量為m，由平衡條件得，“三步”解決疊加場(chǎng)問(wèn)題【跟蹤訓(xùn)練】C(電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)三場(chǎng)疊加)(多選)如圖所示，直角坐標(biāo)系xOy在水平面內(nèi)，z軸豎直向上。坐標(biāo)原點(diǎn)O處固定一帶正電的點(diǎn)電荷，空間中存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。質(zhì)量為m，帶電荷量為q的小球A，繞z軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球A的速度大小為v0，小球與坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為r，O點(diǎn)和小球A的連線與z軸的夾角θ＝37°。重力加速度為g，m、q、r已知(cos37°＝0.8，sin37°＝0.6)。則下列說(shuō)法正確的是()ABD3帶電粒子在有約束疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(能力考點(diǎn)·深度研析)帶電體在疊加場(chǎng)中有約束情況下的運(yùn)動(dòng)帶電體在疊加場(chǎng)中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下，常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)解題要通過(guò)受力分析明確變力、恒力做功情況，并注意洛倫茲力不做功的特點(diǎn)，運(yùn)用動(dòng)能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求出結(jié)果。(1)判斷小球帶何種電荷；(2)求小球沿斜面下滑的最大速度大小；(3)求小球速度達(dá)到最大時(shí)，在左側(cè)磁場(chǎng)中下滑的距離L。[解析]

(1)根據(jù)題意可知，小球下滑過(guò)程中受到的洛倫茲力方向垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知小球帶正電荷。(2)當(dāng)小球剛下滑至分界線時(shí)，對(duì)斜面的壓力恰好為零，然后小球繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，在左側(cè)區(qū)域當(dāng)壓力再次為零時(shí)，速度達(dá)到最大值，則有(3)當(dāng)小球剛下滑至分界線時(shí)，對(duì)斜面的壓力恰好為零，設(shè)此時(shí)速度為v，則有qvB＝mgcos