高中物理 3.53.6探究洛伦兹力 洛伦兹力与现代技术课件 粤教版选修31.ppt

第五节研究洛伦兹力第六节洛伦兹力与现代技术 知识解惑 知识点一洛伦兹力的方向 1 洛伦兹力 运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力 2 阴极射线 在阴极射线管中 从阴极发射出来的电子束称为阴极射线 3 洛伦兹力的方向 由左手定则确定 伸出左手 拇指和四指垂直且在同一平面内 让磁感线垂直穿过手心 四指指向正电荷运动的方向 或负电荷运动的反方向 则大拇指指示的就是运动电荷受力的方向 4 决定洛伦兹力方向的因素有三个 电荷的电性 正 负 速度方向 磁感应强度的方向 判断负电荷在磁场中运动受到的洛伦兹力的方向时 四指要指向负电荷的相反方向 也就是电流的方向 尝试应用1 试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 解析 根据左手定则得 甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上 乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下 丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者 丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里 答案 见解析 知识点二洛伦兹力的大小 3 洛伦兹力与安培力的关系 1 区别 洛伦兹力是指单个带电粒子所受的磁场力 而安培力是指通电直导线所受的磁场力 洛伦兹力永远不做功 而安培力可以做功 2 联系 安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观解释 洛伦兹力和安培力在本质上都是运动电荷在磁场中所受的磁场力 大小关系 f安 nf n是导体中定向运动的电荷数 方向关系 洛伦兹力与安培力的方向一致 均可用左手定则进行判断 4 洛伦兹力与电场力的比较 知识点三带电离子在磁场中的运动 尝试应用3 有三束粒子 分别是质子p h 氚核 h 和 粒子 he 粒子束 如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 下图的四个图中 能正确表示出这三束粒子的运动轨迹的是 c 典型问题精释 题型一判断离子在磁场中的方向一左手定则 例1 多选 如图所示 一只阴极射线管 左侧不断有电子射出 若在管的正下方放一通电直导线ab时 发现射线的径迹往下偏 则 a 导线中的电流从a流向bb 导线中的电流从b流向ac 若要使电子束的径迹向上偏 可以通过改变ab中的电流方向来实现d 电子束的径迹与ab中的电流方向无关 变式训练1 多选 运动电荷进入磁场后 无其他场 可能做 ab a 匀速圆周运动b 匀速直线运动c 匀加速直线运动d 平抛运动解析 电荷在磁场中受到的洛伦兹力方向时刻与速度方向垂直 则运动电荷做匀速圆周运动或螺旋圆周运动 则a正确 当电荷的速度方向与磁场方向平行时 电荷不受力的作用 保持原来的运动状态做匀速直线运动 b正确 题型二带电离子在磁场中仅受洛伦兹力做匀速圆周运动相关物理量的计算 题型三带电粒子在磁场中做圆周运动规律的分析 1 圆心的确定 如何确定圆心是解决问题的前提 也是解题的关键 首先 应有一个最基本的思路 即圆心一定在与速度方向垂直的直线上 圆心位置的确定通常有两种方法 1 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 1 所示 图中p为入射点 m为出射点 2 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 2 所示 p为入射点 m为出射点 例3沿水平方向放置的平行金属板的间距为d 两板之间是磁感应强度为b的匀强磁场 如图所示 一束在高温下电离的气体 等离子体 以v射入磁场区 在两板上会聚集电荷出现电势差 求 1 m n两板各聚集何种电荷 2 m n两板间电势差可达多大 变式训练3 如右图所示 长为l 间距为d的平行金属板间 有垂直于纸面向里的匀强磁场 磁感应强度为b 两板不带电 现有质量为m 电荷量为q的带正电粒子 重力不计 从左侧两极板的中心处以不同速率v水平射入 欲使粒子不打在板上 求粒子速率v应满足什么条件 题型四质谱仪原理和应用 1 构造 如图由离子源 加速电场 偏转电场和照相底片等构成 例4如图是质谱仪的工作原理示意图 带电粒子被加速电场加速后 进入速度选择器 速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为b和e 平板s上有可让粒子通过的狭缝p和记录粒子位置的胶片a1a2 平板s下方有强度为b0的匀强磁场 下列表述不正确的是 题型五回旋加速器原理与应用 1 构造 如图所示 d1 d2是半圆金属盒 d形盒的缝隙处接交流电源 处于匀强磁场中 变式训练5 多选 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器 其原理如图所示 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 a