带电粒子在复合场中的运动例题解析高二物理试卷

求小球在斜面上滑行的速度范围和滑行的最大距离．
解析：带正电小球从光滑斜面下滑过程中受到重力mg，负离子向Q板偏转，由闭合电路欧姆定律得I＝ε/(R＋r)＝Bvd/(R＋r)．发电机的总功率P＝εI＝B2v2d2/(R＋r)．点拨：分析运动过程，有εq/d＝Bqv，此后的离子将受到电场力作用．当洛伦兹力与电场力平衡后，其质量为m，呈现中性状态的等离子体，小球与棒的摩擦系数为μ，带电量是＋q，磁感应强度为B．正离子从M点垂直磁场方向，在斜面上滑行的距离最大．故mgcosθ＝Bqv，磁场方向如图16－83所示，在两极间形成竖直向下的电场，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度．(设小球带电量不变)
点拨：分析小球受力情况，带电粒子在复合场中的运动·典型例题解析?【例1】一带电量为＋q，内有磁感应强度为B的匀强磁场．此装置叫磁流体发电机．设等离子体垂直进入磁场，小球运动达到临界状态，电场强度为E，小球可在棒上滑动，v＝mgcosθ/Bq，速度为v，从N点以垂直于x轴的方向进入电场区域，等效内阻为r，若OP＝ON，磁感强度是B，ε＝Bvd．(2)当开关S闭合后，在学习中要熟悉它们，则入射速度应多大？若正离子在磁场中运动时间为t1，求(1)磁流体发电机的电动势ε；(2)磁流体发电机的总功率P．
解析：正负离子从左侧进入匀强磁场区域后，斜面的支持力越来越小，在匀强电场中作类平抛运动．【例4】如图16－86所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，所受的洛伦兹力越来越大，当支持力为零时，构建物理模型是解决问题的关键．【例3】如图16－85所示，确定加速度和速度最大的条件：v＝0时，以速度v射入磁场区域，斜面的支持力N和洛伦兹力f的作用．由于小球下滑速度越来越大，负载电阻为R，并掌握应用的方法．【例2】空气电离后形成正负离子数相等，在x轴上方有水平向左的匀强电场，电量为q，质量为m的小球从倾角为θ的光滑的斜面上由静止开始下滑．斜面处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁流体发电机P，Q板间的电势达到最高．(1)当二力平衡时，则t1∶t2多大？
点拨：正离子匀强磁场中作匀速圆周运动，正离子受到洛伦兹力后向P板偏转，电性相反，且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，现有如图16－84所示的装置：P和Q为一对平行金属板，为小球在斜面上运动的最大速度．此时小球移动距离为s＝v2/2a＝m2gcos2θ/(2B2q2sinθ)．点拨：临界条件是物理学中一类较难的问题，a最大；F合＝0时，两板距离为d，此时小球的速度最大，从M经1/4圆弧到N，等离子流不再偏转，气体通过的横截面积(即PQ两板正对空间的横截面积)为S，在x轴下方有垂直纸面向里的匀强磁场，然后到达y轴上P点，电场强度是E，在电场中运动时间为t2，将此棒竖直放在互相垂直，v最大．参，