第三章 5 洛伦兹力的应用.pptx

第三章　磁场5　洛伦兹力的应用1.知道利用磁场控制带电粒子的偏转.2.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律和分析方法.3.理解质谱仪、回旋加速器的工作原理，并会进行有关计算.学习目标　内容索引知识探究题型探究达标检测1知识探究一、利用磁场控制带电粒子运动知识梳理(2)控制特点：只改变带电粒子的__________，不改变带电粒子的__________.运动方向速度大小图12.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的分析方法(1)圆心的确定方法：两线定一点①圆心一定在垂直于速度的直线上.如图2甲所示，已知入射点P和出射点M的速度方向，可通过入射点和出射点作速度的垂线，两条直线的交点就是圆心.图2②圆心一定在弦的中垂线上.如图乙所示，作P、M连线的中垂线，与其中一个速度的垂线的交点为圆心.(2)半径的确定半径的计算一般利用几何知识解直角三角形.做题时一定要作好辅助线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形.(3)粒子在磁场中运动时间的确定①粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间t＝_______ (或t＝ T).②当v一定时，粒子在磁场中运动的时间t＝ ，l为带电粒子通过的弧长.即学即用如图3所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场.其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角，设粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2，则t1∶t2为(重力不计)答案解析A.1∶3 B.4∶3C.1∶1 D.3∶2√图3如图所示，可求出从a点射出的粒子对应的圆心角为90°.从b点射出的粒子对应的圆心角为60°.由t＝ T，可得：t1∶t2＝3∶2，故选D.二、质谱仪导学探究图4为质谱仪的工作原理示意图(1)带电粒子在P1与P2两平行金属板间做什么运动？若已知P1、P2间电场强度为E，磁感应强度为B1，则从S3穿出的粒子的速度是多大？图4 答案S2、S3在同一直线上，所以在P1、P2间做直线运动，因为只有电场力与洛伦兹力平衡即qE＝qvB1时才可做直线运动，故应做匀速直线运动，即从狭缝S3穿出的粒子速度均为v＝ .(2)设下方磁场的磁感应强度为B2，粒子打在底片上到S3距离为L，则粒子的荷质比是多大？ 答案知识梳理对质谱仪工作原理的理解(1)带电粒子进入加速电场(狭缝S1与S2之间)，满足动能定理：___________.(2)带电粒子进入速度选择器(P1和P2两平行金属板之间)，满足___________，v＝ ，带电粒子做匀速直线运动.(3)带电粒子进入偏转磁场(磁感应强度为B2的匀强磁场区域)，偏转半径R＝ .(4)带电粒子打到照相底片，可得荷质比 ________ .qE＝qvB1说明：①速度选择器适用于正、负电荷.②速度选择器中的E、B1的方向具有确定的关系，仅改变其中一个方向，就不能对速度做出选择.即学即用判断下列说法的正误.(1)同位素的不同原子经过速度选择器后的速度相同.( )(2)因不同原子的质量不同，所以同位素在质谱仪中的半径不同.( )√√三、回旋加速器导学探究回旋加速器中磁场和电场分别起什么作用？对交流电源的周期有什么要求？带电粒子获得的最大动能由哪些因素决定？ 答案磁场的作用是使带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒子加速.交流电源的周期应等于带电粒子在磁场中运动的周期.当带电粒子速度最大时，其运动半径也最大，即 所以要提高带电粒子获得的最大动能，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径rm.知识梳理回旋加速器的构造和工作原理(1)回旋加速器主要由两个________组成，两D形盒之间的____场使带电粒子加速，垂直于D形盒的_____场使带电粒子回旋.(2)回旋加速器交流电源的周期等于带电粒子____________________带电粒子获得的最大动能Ekm＝ 决定于_______________和_____________.D形盒电磁在磁场中的运动周期D形盒的半径R，磁感应强度B2题型探究一、利用磁场控制带电粒子的运动例1 　如图5所示，一束电荷量为e的电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来的射入方向的夹角为θ＝60°，求电子的质量和穿越磁场的时间. 答案解析图5过M、N作入射方向和出射方向的垂线，两垂线交于O点，O点即电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心，过N做OM的垂线，垂足为P，如图所示.由直角三角形OPN知，电子运动的半径为例2 　如图6所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区域后，其运动方向与原入射方向成θ角.设电子质量为m，电荷量为