高中物理选择性必修2优质课公开课第四节 洛伦兹力与现代技术.pptx

第四节洛伦兹力与现代技术

核心素养点击

;科学探究;一、带电粒子在匀强磁场中的运动

1．填一填

(1)实验观察

①洛伦兹力演示仪(如图所示)

②实验结论

a．未加磁场时，电子束的径迹显示为一条。

b．加上磁场后，电子束的径迹是一个。

;2．判一判

(1)带电粒子进入匀强磁场后一定做匀速圆周运动。 ()

(2)运动电荷在匀强磁场中做圆周运动的周期与速度无关。 ()

(3)运动电荷进入磁场后(无其他场)可能做匀速圆周运动，不可能做类平抛运动。

()

;3．选一选

两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的 ()

A．轨道半径减小，角速度增大

B．轨道半径减小，角速度减小

C．轨道半径增大，角速度增大

D．轨道半径增大，角速度减小

;二、回旋加速器

1．填一填

(1)构造：如图所示，D1、D2是半圆形中空铜盒，两盒间的缝隙处接电源。D形盒处于匀强磁场中。

(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速。

(3)周期：粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，但粒子绕圆周运动的周期。;2．判一判

(1)回旋加速器工作时，电场必须是周期性变化的。 ()

(2)回旋加速器中，磁场的作用是改变粒子速度的方向，便于多次加速。 ()

(3)粒子在回旋加速器中加速次数的多少是由磁场决定的。 ()

3．想一想

(1)回旋加速器中所加的交变电压的周期由什么决定？

提示：由于回旋加速器工作时，必须满足交变电压周期和粒子在磁场中运动周期相同，即粒子在磁场中运动周期决定了电压周期。

(2)粒子经回旋加速器加速后，最终获得的动能与交变电压大小有无关系？

提示：无关。

;偏转磁场;质量;2．判一判

(1)只要带电粒子的电荷量相同，经加速电场加速后的末速度都相同。 ()

(2)只要带电粒子的质量不同，打在照相底片上的位置就不同。 ()

(3)利用质谱仪可以??定带电粒子的比荷。 ()

;典例1(多选)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域内做圆周运动。与Ⅰ中运动的电子相比，Ⅱ中的电子 ()

A．运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍

B．加速度的大小是Ⅰ中的k倍

C．做圆周运动的周期是Ⅰ中的k倍

D．做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等

;(1)在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，它的轨道半径跟粒子的运动速率和磁场的磁感应强度有关。

(2)带电粒子在匀强磁场中的转动周期T与带电粒子的质量、电荷量和磁场的磁感应强度有关，而与轨道半径和运动速率无关。;【素养训练】

1．一个重力不计的带电粒子垂直进入匀强磁场，在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动。则下列能表示运动周期T与半径R之间的关系图像的是 ()

;2．处在匀强磁场内部的两个电子A和B分别以速率v和2v垂直于磁场开始运动，经磁场偏转后，哪个电子先回到原来的出发点 ()

A．条件不够，无法比较 B．A先到达

C．B先到达 D．同时到达;探究(二)带电粒子做圆周运动的圆心、半径、运动时间的确定

[问题驱动]

如图所示，一带电粒子从a点以不同的速率垂直磁场边界

射入，对应轨迹分别为Ⅰ、Ⅱ，试比较射入磁场的速率vⅠ、

vⅡ及在磁场中运动时间tⅠ、tⅡ的大小。

提示：vⅠ＜vⅡtⅠ＞tⅡ

;【重难释解】

1．圆心的确定

带电粒子进入一个有界磁场后的轨迹是一段圆弧，其圆心一定在与速度方向垂直的直线上。通常有两种确定方法：

(1)已知入射方向和出射方向时，可以通过入射点和出射点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(如图甲所示，图中P为入射点，M为出射点，O为轨道圆心)。

;典例2如图所示，一束电子(电荷量为e)以速度v由A点垂直射

入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中，在C点穿出磁场时

的速度方向与电子原来的入射方向成30°夹角，则电子的质量是多

少？电子穿过磁场的时间是多少？

;带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题三步法

;【素养训练】

1.(多选)如图所示，带负电荷的粒子以速度v从粒子源P处射出，若

图中匀强磁场范围足够大(方向垂直纸面)，则带电粒子的可能轨

迹是 ()

A．a B．b

C．c D．d

解析：粒子的出射方向