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

第一页第二页，共29页。

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第二页第三页，共29页。

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=，运动周期第三页第四页，共29页。

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.质谱仪回旋加速器第四页第五页，共29页。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.a

B.b

C.c

D.dD第五页第六页，共29页。

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.第六页第七页，共29页。

（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第七页第八页，共29页。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．第八页第九页，共29页。图9-3-3第九页第十页，共29页。(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第十页第十一页，共29页。(1)粒子运动半径为R=①

由牛顿第二定律qvB=②

匀速圆周运动周期T=③

粒子在磁场中运动时间t=④

(2)如图，设粒子运动临界半径分别为R1和R2⑤

⑥第十一页第十二页，共29页。设粒子临界速度分别为v1和v2，由②⑤⑥式，得⑦

⑧

若粒子通过两转盘，由题设可知⑨

联立⑦⑧⑨，得对应转盘的转速分别为⑩

⑪

粒子要打在感光板上，需满足条件⑫

第十二页第十三页，共29页。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．

第十三页第十四页，共29页。(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a→b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第十四页第十五页，共29页。A.速度之比vc∶vd=1∶2B.在容器中运动的时间之比tc∶td=2∶1C.在容器中运动的加速度大小之比ac∶ad=

∶1D.在容器中运动的加速度大小之比ac∶ad=2∶1第十五页第十六页，共29页。从c处射出的电子和从d处射出的电子运动半径之比为2∶1，故由,知vc∶vd=2∶1,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tc∶td=1∶2；由,可知ac∶ad=vc∶vd

=2∶1.D第十六页第十七页，共29页。

(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第十七页第十八页，共29页。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.第十八页第十九页，共29页。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第十九页第二十页，共29页。

(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(

)A．H′=HB．H′＜HC．H′＞HD．不能确定C第二十页第二十一页，共29页。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H′>H，故选项C正确．第二十一页第二十二页，共29页。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(

)第二十二页第二十三页，共29页。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一定变大第二十三页第二十四页，共29页。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可能变小第二十四页第二十五页，共29页。

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.第二十五页第二十六页，共29页。

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=1.2×105V/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