廣東省惠東縣高潭中學(xué)高中物理 35洛倫茲力課件 粵教必修3

1、第三章、磁場(chǎng)2021/8/8 星期日1復(fù)習(xí)回顧：1、洛倫茲力用左手定則判斷2、洛倫茲力的特點(diǎn)fv方向：大?。篺B（1）（2）洛倫茲力對(duì)電荷永不做功（3）洛茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小。2021/8/8 星期日2一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子平行射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子做什么運(yùn)動(dòng)？ （重力不計(jì)）問(wèn)題1：勻速直線運(yùn)動(dòng)理論推導(dǎo)2021/8/8 星期日3一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題2：帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子做什么運(yùn)動(dòng)？ （重力不計(jì)）帶電粒子將在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)zxxk2021/8/8 星期日4 洛倫茲力演示儀勵(lì)磁線圈磁場(chǎng)強(qiáng)弱選擇擋加速電壓選擇擋電 子 槍202

2、1/8/8 星期日52021/8/8 星期日6線圈未通電時(shí)，B=0線圈通電時(shí)，B0 方向垂直線圈平面向里2021/8/8 星期日7討論與交流： 已知質(zhì)量為m，電荷量為q，速率為V的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng) B 中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)導(dǎo)出粒子的軌道半徑 r 和周期 T 的公式。VV2021/8/8 星期日81、圓周運(yùn)動(dòng)的半徑2、圓周運(yùn)動(dòng)的周期帶電粒子受到的洛倫茲力提供向心力2021/8/8 星期日9半徑R與m、v、q、B有關(guān)繼續(xù)討論：粒子運(yùn)動(dòng)軌道半徑與哪些因素有關(guān)，關(guān)系如何？ q 相同，m 不同的帶電粒子，若以大小相等的 v 垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，它們的軌道半徑關(guān)系如何？帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期

3、大小與哪些因素有關(guān)？關(guān)系如何？同一帶電粒子，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它的速率增大時(shí)，其周期怎樣改變？周期T與m、q、B有關(guān)，與v無(wú)關(guān)。2021/8/8 星期日10 練習(xí)1、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如果又垂直進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來(lái)的磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則（ ） A、粒子的速率加倍，周期減半 B、粒子的速率不變，軌道半徑減半 C、粒子的速率減半，軌道半徑為原來(lái)的四分之一 D、粒子的速率不變，周期減半B D 練習(xí)2、一電子和質(zhì)子，以相同的速度垂直于磁感線方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么這兩個(gè)粒子（ ） A、偏轉(zhuǎn)方向相同，半徑相同 B、偏轉(zhuǎn)方向不同，半徑相同 C、

4、偏轉(zhuǎn)方向相同，半徑不相同 D、偏轉(zhuǎn)方向不同，半徑不相同D2021/8/8 星期日11 練習(xí)3、一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子的一段運(yùn)動(dòng)徑跡如圖所示，徑跡上每一小段可近似看成圓弧，由于帶電粒子的運(yùn)動(dòng)使沿途的空氣電離，粒子的動(dòng)能逐漸減小（電量不變），從圖中情況可以確定（） A、粒子從a到b，帶正電 、粒子從b到a，帶正電 、粒子從a到b，帶負(fù)電 、粒子從b到a，帶負(fù)電 a。b。2021/8/8 星期日12 2、出題形式：完整的圓周運(yùn)動(dòng)或一段圓弧運(yùn)動(dòng)，無(wú)論哪種問(wèn)題。其重點(diǎn)是：找圓心，畫(huà)軌跡，求半徑，用公式（半徑，周期，偏轉(zhuǎn)角的公式） 1、有界磁場(chǎng)問(wèn)題：如圓形，方形等區(qū)域磁場(chǎng)引發(fā)的范

5、圍與臨界問(wèn)題、軌跡圖像問(wèn)題1、找圓心：圓心一定在與速度方向垂直的直線上2、求半徑：一般根據(jù)幾何關(guān)系求出半徑和圓心角三維設(shè)計(jì) p70二、帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2021/8/8 星期日13步驟：畫(huà)軌跡，找圓心：a、兩速度垂線的交點(diǎn)既圓心b、弦長(zhǎng)的中垂線與速度的垂線的交點(diǎn)既圓心由運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的幾何關(guān)系求出半徑。找到運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角，求出對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。速度偏向角圓心角弦切角速度偏向角 = 圓心角 = 弦切角的2倍。從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等。在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出。（徑向：沿半徑方向）2021/8/8 星期日14步驟：畫(huà)軌跡，找圓心

6、：a、兩速度垂線的交點(diǎn)既圓心b、弦長(zhǎng)的中垂線與速度的垂線的交點(diǎn)既圓心由運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的幾何關(guān)系求出半徑。找到運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角，求出對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。偏向角圓心角弦切角速度偏向角 = 圓心角 = 弦切角的2倍。從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等。在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出。（徑向：沿半徑方向）2021/8/8 星期日15 處理帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，常見(jiàn)的三種關(guān)系： 1、速度偏向角 = 圓心角 = 旋切角的2倍。 2、從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等。 3、在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出。（徑

7、向：沿半徑方向）2021/8/8 星期日16二、畫(huà)軌跡，找圓心2021/8/8 星期日174、如圖所示，在半徑為R 的圓的范圍內(nèi)，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，方向垂直圓所在平面向里一帶負(fù)電的質(zhì)量為m電量為q粒子，從A點(diǎn)沿半徑AO的方向射入，并從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)AOC120o則此粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)行的時(shí)間t_(不計(jì)重力) ABRvvO120C2021/8/8 星期日18dBev5、如圖所示，一束電子（電量為e)以速度V垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，穿透磁場(chǎng)時(shí)的速度與電子原來(lái)的入射方向的夾角為300。求 : 電子的質(zhì)量m=? 電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=?2021/8/8 星期日19例題：寬度為

8、d的勻強(qiáng)有界磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，MM ，NN是它的兩條邊界。現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子沿圖示方向垂直射入，要使粒子不能從NN邊界射出，求粒子入射速率最大值？（不計(jì)帶電粒子的重力） 有界磁場(chǎng)問(wèn)題：如圓形，方形等區(qū)域磁場(chǎng)引發(fā)的范圍與臨界問(wèn)題、軌跡圖像問(wèn)題，運(yùn)動(dòng)多解問(wèn)題dBvMM NN 452021/8/8 星期日201.質(zhì)譜儀三、帶電粒子在疊加場(chǎng)、交互場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)湯姆生的學(xué)生阿斯頓發(fā)明了質(zhì)譜儀。2021/8/8 星期日21質(zhì)譜儀原理：帶電粒子進(jìn)入速度選擇器可知：在磁場(chǎng)中：帶電粒子的荷質(zhì)比2021/8/8 星期日222.回旋加速器1.加速電場(chǎng)的周期與帶電粒子在D型盒中圓周運(yùn)動(dòng)周期相等。2.設(shè)D型盒最大半徑R，則回旋加速器所能達(dá)到的最大動(dòng)能為：三、帶電粒子在疊加場(chǎng)、交互場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)回旋加速器的特點(diǎn)：2021/8/8 星期日23回旋加速器2021/8/8 星期日242021/8/8 星期日253.磁流體發(fā)電機(jī)等離子體即高溫下電離的氣體，含有大量的帶正電荷和負(fù)電荷的微粒，總體是電中性的。三、帶電粒子在疊加場(chǎng)、交互場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 最簡(jiǎn)單的開(kāi)式磁