广东省高中物理第一轮总复习 第9章第3讲洛伦兹力与现代技术课件 粤教版 新课标.ppt

1.洛伦兹力：。叫洛伦兹力.当电荷的运动速度方向与磁场垂直时，洛伦兹力的大小f=qvb.洛伦兹力的方向可由判定.注意：四指应指向运动的方向或运动的反方向.,运动电荷在磁场中受到的,磁场力,左手定则,正电荷,负电荷,2.带电粒子在匀强磁场中的运动：带电粒子以速度v垂直射入匀强磁场b中，若只受洛伦兹力，则带电粒子在与b垂直的平面内做匀速圆周运动.洛伦兹力f提供带电粒子所需的向心力.由牛顿第二定律得qvb=,所以r=，运动周期,3.是用来测量各种同位素原子量的仪器，则是用来加速带电粒子的装置，从原理上讲二者都是利用电场和磁场控制电荷的运动的.,质谱仪,回旋加速器,主题(1)洛伦兹力方向的判定左手定则如图9-3-1所示，oo为水平挡板，s为一,图9-3-1,电子源，它可以向a、b、c、d四个垂直磁场的方向发射速率相同的电子(ac垂直oo，bd平行oo)，板oo下方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场范围足够大，不计电子重力，则击中挡板可能性最大的方向是()a.ab.bc.cd.d,d,洛伦兹力方向的判定由左手定则判断，沿d方向射出的电子轨迹的圆心在电子源s的正上方，该电子向上方运动，最有可能击中挡板.注意此题中运动的电荷为电子，是负电荷.运用左手定则时，四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向.,（单选）如图9-3-2所示，在铁环上用绝缘导线缠绕两个相同的线圈a和b.a、b串联后通入方向如图所示的电流i，一束电子从纸里经铁环中心射向纸外时，电子将(),图9-3-2,a.向下偏转b.向上偏转c.向左偏转d.向右偏转运用安培定则，判断铁环中心处的磁场方向为向左.再运用左手定则，判断电子将向上偏转.,b,主题(2)带电粒子在匀强磁场中的运动,(2010广东)如图933(a)所示，左为某同学设想的粒子速度选择装置，由水平转轴及两个薄盘n1、n2构成，两盘面平行且与转轴垂直，相距为l，盘上各开一狭缝，两狭缝夹角q可调，如图(b)；右为水平放置的长为d的感光板，板的正上方有一匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度为b.一小束速度不同、带正电的粒子沿水平方向射入n1，能通过n2的粒子经o点垂直进入磁场o到感光板的距离为d/2，粒子电荷量为q，质量为m，不计重力,图9-3-3,(1)若两狭缝平行且盘静止，如图(c)，某一粒子进入磁场后，竖直向下打在感光板中心点m上，求该粒子在磁场中运动的时间t；(2)若两狭缝夹角为q0，盘匀速转动，转动方向如图(b)要使穿过n1、n2的粒子均打到感光板p1p2连线上试分析盘转动角速度w的取值范围(设通过n1的所有粒子在盘转一圈的时间内都能到达n2),带电粒子在匀强磁场中的运动,(1)粒子运动半径为r=由牛顿第二定律qvb=匀速圆周运动周期t=粒子在磁场中运动时间t=,(2)如图，设粒子运动临界半径分别为r1和r2,设粒子临界速度分别为v1和v2，由式，得若粒子通过两转盘，由题设可知联立，得对应转盘的转速分别为粒子要打在感光板上，需满足条件,考查带电粒子在匀强磁场中的圆周运动，第(1)问较为简单，第(2)问情境设置新颖，带狭缝的盘转动，并求其转动的角速度w的取值范围，使试题难度增加，综合性强，具有很好的区分度,(单选)如图9-3-4所示，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从a孔沿ab方向垂直射入容器内的匀强磁场中，结果一部分电子从小孔c射出，一部分电子从小孔d射出，则从c、d两孔射出的电子(),图9-3-4,a.速度之比vcvd=12b.在容器中运动的时间之比tctd=21c.在容器中运动的加速度大小之比acad=1d.在容器中运动的加速度大小之比acad=21,从c处射出的电子和从d处射出的电子运动半径之比为21，故由,知vcvd=21,而从c处射出的电子和从d处射出的电子运动时间之比为,即tctd=12；由,可知acad=vcvd=21.,d,(双选)如图935所示，下端封闭、上端开口、高h内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一质量为m、电荷量为q的小球，整个装置以v的速度沿垂直于磁场方向进入大小为b、方向垂直纸面向里的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端管口飞出则(),图935,a小球带正电b洛伦兹力对小球做正功c小球运动的轨迹是一条抛物线d维持试管匀速运动的拉力f应保持恒定,小球受洛伦兹力方向向上，故小球带正电；洛伦兹力永远和速度垂直，对小球不做功，小球在管内运动过程中机械能增加，是管壁对小球做功的结果；小球的实际运动速度可分解为水平方向的速度vx(等于v)和竖直方向的速度vy.,与两个分速度对应的洛伦兹力的分力分别是竖直方向的fy和水平方向的fx.在竖直方向上由牛顿第二定律得：qvb-mg=ma；由此看出a不变，所以小球运动的轨迹是一条抛物线(类平抛)；因为vy越来越大，故水平方向洛伦兹力的分量在增大，要保持小球在水平方向做匀速直线运动，f应逐渐增大,ac,(单选)如图936所示，光滑半圆形轨道与光滑斜面轨道在b处由圆弧相连，将整个装置置于水平向外的匀强磁场中，有一带正,图936,电小球从a静止释放，且能沿轨道前沿轨道通过圆环最高点c，进，并恰能通过圆弧最高点，现若撤去磁场，使球仍能恰好释放高度h与原释放高度h的关系是()ah=hbhhchhd不能确定,c,无磁场时，小球在c点由重力提供向心力，临界速度.从a至c由机械能守恒定律得：mgh=2mgr+mrg，有h=r加磁场后，小球在c点受向上的洛伦兹力，向心力减小，临界速度v减小洛伦兹力不做功，由a到c机械能守恒因vc，所以hh，故选项c正确,主题(3)洛伦兹力在现代技术中的应用(单选)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图9-3-5所示.离子源s产生,一个质量为m、电荷量为q的正离子.离子产生出来时速度很小，可以看做是静止的.离子产生出来后经过电压u加速，进入磁感应强度为b的匀强磁场，沿着半圆周运动而达到记录它的照相底片p上，测得它在p上的位置到入口处s1的距离为x.则下列说法正确的是(),图9-3-5,a.若某离子经上述装置后，测得它在p上的位置到入口处s1的距离大于x，则说明离子的质量m一定变大b.若某离子经上述装置后，测得它在p上的位置到入口处s1的距离大于x，则说明加速电压u一定变大,c.若某离子经上述装置后，测得它在p上的位置到入口处s1的距离大于x，则说明磁感应强度b一定变大d.若某离子经上述装置后，测得它在p上的位置到入口处s1的距离大于x，则说明离子所带电荷量q可能变小,质谱仪的原理由加速过程得及半径公式得；故u、m、q、b都有可能变化导致x增大，所以abc不对.质谱仪根据洛伦兹力的规律和圆周运动的规律确定粒子的比荷，核心思路是洛伦兹力提供了粒子做圆周运动的向心力.,如图9-3-6所示为质谱仪的示意图.速度选择器部分的匀强电场场强e=1.2105v/m，匀强磁场的磁感应强度为b1=0.6t.偏转分离器的磁感应强度为b2=0.8t.求：,图9-3-6,(1)能通过速度选择器的粒子速度多大？(2)质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离d为多少？(质子质量m=1.6710-27kg,e=1.6010-19c),粒子通过速度选择器时