高二物理第三章 第五节 第六节人教实验版知识精讲.doc

高二物理第三章 第五节 第六节人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 第三章 磁场 第五节 磁场对运动电荷的作用 第六节 带电粒子在磁场中的运动 二. 重点、难点解析： 1. 利用左手定则会判断洛伦兹力的方向 2. 掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算 3. 粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 4. 综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题 三. 知识内容： 磁场对运动电荷的作用 1. 洛伦兹力的方向和大小兹力v⊥B） F = qvB （2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时 F = qvBsinθ 上两式各量的单位： F为牛（N），q为库伦（C）， v为米/秒（m/s）， B为特斯拉（T） 2. 显像管的工作原理 原理偏转线圈1. 带电粒子在匀强磁场中的运动 （1）运动轨迹：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功。 （2）轨道半径和周期 ① 轨道半径r = ② 周期T =2πm/ qB 说明： ① 轨道半径和粒子的运动速率成正比。 。qU =ΔEk ② 直线加速器的多级加速： 带电粒子经N级的电场加速后增加的动能，ΔEk=q（U1+U2+U3+U4+…Un） ③ 直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制。 （2）回旋加速器 ① 由美国物理学家劳伦斯于1932年发明。 ② 核心部件为两个D形盒（加匀强磁场）和其间的夹缝（加交变电场） ③ 加速原理：如果其他因素（q、m、B不变，则当速率v加大时，由r=mv/qB得知圆v成正比例地增大，因而圆运动周长也将与v成正比例地增大，因此周期仍将保持原值。 可将带电粒子加速，使其动能达到25 MeV～30 MeVq、m、B不变的情况下与速度和轨道半径无关回旋加速器的v=qBR/m 所以最终能量为 Em=mv2/2 = q2B2R2/2m 【典型例题】 [例1] 关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是（ ） A. 运动电荷在某点不受洛仑兹力作用，这点的磁感应强度必为零 B. 电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛仑兹力的方向一定互相垂直 C. 电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛仑兹力对电子做功的结果 D. 电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力 解析：运动电荷处于磁感线强度为零处，所受洛仑兹力为零，但当运动电荷的速度方向和磁场方向一致时（同向或反向）也不受洛仑兹力的作用；运动电荷受到的洛仑兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，即洛仑兹力既垂直磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直；因为洛仑兹力一定垂直于电荷的运动方向，所以洛仑兹力永远不做功；运动电荷才受洛仑兹力的作用，这里的运动应是与磁场的相对运动。 答案：D [例2] 如图所示，MDN为绝缘材料制成的光滑竖直半圆环，半径为R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外。一带电量为－q，质量为m的小球自M点无初速下落，下列说法中正确的是（ ） A. 由M滑到最低度点D时所用时间与磁场无关 B. 球滑到D时，速度大小v= C. 球滑到D点时，对D的压力一定大于mg D. 滑到D时，对D的压力随圆半径增大而减小 解析：对沿光滑竖直半圆环下滑的小球进行受力分析，如图所示，使小球下滑的力只有重力沿轨道的切向分力Gt，洛仑兹力的存在只是减少了小球对轨道的压力，故下滑到最低点所用的时间及到最低点的速度与磁场是否存在均无关。 下滑过程中，只有重力做功，由机械能守恒得：mgR= 所以v= 在最低点时，三个力的合力提供圆周运动的向心力（如图所示），即 N+F洛－mg=m· N=mg+2mg－ F洛=3mg－ F洛，不能确认N和mg的关系，即不能确定小球对轨道压力和重力关系。 由N=3mg－ F洛=3mg－qVB=3mg－qB可知，当R变大时，N在减小，即对轨道压力在减小。 答案：A、B、D [例3] 如图所示，在竖直平面内有一个正交的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为1T，电场强度为10N/C，一个带正电的微粒，q=2×10－6Cm=2×10－6 解析：运动电荷作匀速直线运动，则它受的合外力必为零，重力和电场力的大小、方向均可直接确定，则洛仑兹力必与重力和电场力的合力等值、反向，如图所示，由左手定则就可确定运动电荷的速度方向。 设速度v与电场E的夹角为 tan= 所以=60° 由运动电荷受到合外力为零，得：qVB=2mg 所以 v= 速度为20m/s与电场强度成60°斜向上。 [例4] 一电子以垂直于匀强磁场的速度vA，从A处进入长为d宽为h的磁场区域如图，发生偏移而从B处离开磁场，若电量为