高2物理洛伦兹力的应用.pptVIP

第3节　洛伦兹力的作用;课标定位 学习目标：1.知道洛伦兹力对运动电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小． 2．会用公式F＝Bqv推导带电粒子做匀速圆周运动的半径、周期公式，并能解 决有关问题． 3．知道回旋加速器、质谱仪的基本构造、原理及基本用途． 重点难点：1.带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动． 2．带电粒子在匀强磁场中运动问题的分析方法．; ;课前自主学案;2．实验探究结果：当运动电荷垂直射入匀强磁场后，该运动电荷受洛伦兹力作用而做__________运动． 3．圆周运动的半径和周期：带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时，轨道半径与粒子的运动速率成_____比，与粒子的质量成____比，与电荷量和磁感应强度成_____比；而带电粒子的运动周期与轨道半径和运动速率___关，而是与_____成正比，与_________________成反比．半径公式为：; ;图6－3－1;高频交流;反;核心要点突破;(2)分析方法：画轨迹，找圆心，求半径，定圆心角． ①确定圆心的两种方法． a．已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心．(如图6－3－2甲所示，图中P为入射点，M为出射点) b．已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图6－3－2乙所示，P为入射点，M为出射点)． ;图6－3－2 ②运动半径大小的确定 一般先作入射点、出射点对应的半径，并作出相应的辅助三角形，然后利用三角函数求解出半径的大小． ③运动时间的确定 ;图6－3－3 b．某段圆弧所对应的圆心角是这段圆弧弦切角的二倍，即α＝2θ.;特别提醒：分析方法三步曲： (1)画轨迹：可确定圆心求出半径． (2)找联系：r与B、v，θ与t，t与T的联系． (3)用规律：牛顿第二定律及r、T的公式．;即时应用(即时突破，小试牛刀) 1．如图6－3－4所示，;一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是________，穿透磁场的时间是________．;答??：2dBe/v　πd/(3v);即时应用(即时突破，小试牛刀) 2. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图6－3－6所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙．下列说法正确的是(　　) ①离子由加速器的中心附近进入加速器 ②离子由加速器的边缘进入加速器 ③离子从磁场中获得能量 ④离子从电场中获得能量 ;图6－3－6 ?A．①③　　　　　 　B．①④ C．②③ D．②④ ;解析：选B.回旋加速器对离子加速时，离子是由加速器的中心附近进入加速器的，故①正确，②错误；离子在磁场中运动时，洛伦兹力不做功，所以离子的能量不变，故③错误；D形盒D1、D2之间存在交变电场，当离子通过交变电场时，电场力对离子做正功，离子的能量增加，所以离子的能量是从电场中获得的，④正确；选项B正确． ; 如图6－3－7所示，;分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从磁场边缘a点沿圆的半径aO方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角．试求： (1)粒子做圆周运动的半径； (2)粒子的入射速度； (3)粒子在磁场中运动的时间．;【精讲精析】　(1)设带正电的粒子从磁场区域射出点为c，射出方向的反向延长线与入射方向的直径交点为O，如图6－3－8.粒子在磁场区域中运动的轨迹ac是一段圆弧，它的圆心O′一定位于过入射点a且与入射方向垂直的直线上．由于粒子射出磁场的方向必沿圆弧ac在c点的切线，故连线O′c必垂直于连线Oc. 图6－3－8 ;【方法总结】　带电粒子的匀速圆周运动的求解关键是通过入、出磁场两点速度方向画出匀速圆周运动的轨迹，利用几何知识确定圆心及相应的半径，从而找到圆弧所对应的圆心角，根据圆心角和圆周角的关系确定带电粒子在磁场中的运动时间． ; 回旋加速器是用于加速带电粒子流，使之获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间狭缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得到加速；两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面．粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出粒子电量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rm，其运动轨迹如图6－3－9所示，问;图6－3－9 (1)粒子在盒内做何种运动？ (2)粒子在两盒间狭缝内做何种运动？ (3)所