洛伦兹力应用公开课

温故而知新二、洛伦兹力的方向三、洛伦兹力的大小五、洛伦兹力做功情况一、洛伦兹力的概念

四、洛伦兹力与安培力、电场力的比较

6.3洛伦兹力的应用第1课时贵州省盘县二中亥姆霍兹线圈或励磁线圈电子枪磁场强弱选择挡加速电压选择挡洛伦兹力演示器实验：加速电场一、带电粒子在匀强磁场中的运动【观察与思考】1、当没有磁场作用时，观察电子的运动轨迹，你看到了什么？2、当外加一磁场，让电子垂直射入磁场时，电子的运动轨迹有什么变化？3、当外加一磁场，让电子不垂直射入磁场时，电子的运动轨迹有什么变化？【讨论与交流】1、有磁场作用时,电子的运动轨迹是否可能为直线?2、电子为什么会做圆周运动？向心力由谁来提供？3、什么情况下电子会做螺旋曲线运动？

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F判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向：匀速直线运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动（不计重力）匀速圆周运动粒子运动方向与磁场有一夹角（大于0度小于90度）轨迹为螺旋线F=0

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B

v

vv2v11、圆周运动的半径2、圆周运动的周期<一>、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期与哪些因素有关？（不计重力）例1：一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如下图所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的动能逐渐减小(带电量不变)．从图中情况可以确定A．粒子从a到b，带正电B．粒子从a到b，带负电C．粒子从b到a，带正电D．粒子从b到a，带负电C例2：汤姆孙测定阴极射线粒子比荷的实验原理如图所示，阴极发出的电子束沿直线射到荧光屏上的O点时，出现一个光斑．在垂直于纸面的方向上加一个磁感应强度为3.0×10T的匀强磁场后，电子束发生偏转，沿半径为7.2cm的圆弧运动，打在荧光屏上的P点．然后在磁场区域加一个竖直向下的匀强电场，电场强度的大小为1.14×10V/m时，光斑P又回到O点，求电子的比荷．

-43课堂小结

6.3洛伦兹力的应用一、带电粒子在匀强磁场中的运动（不计重力）1、匀速直线运动2、匀速圆周运动3、螺旋曲线运动二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期与哪些因素有关？（不计重力）1、圆周运动的半径2、圆周运动的周期1.圆心在哪里?2.轨迹半径是多少?思考OBdv如图所示，一质量为m，电量为e的电子从A点垂直于匀强磁场方向以速度v进入宽度为d的磁场后从B点射出磁场（速度方向改变30°）rA=30°v4.穿透磁场的时间如何求？3、圆心角θ=?θ

ff30°课后作业：<二>

、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的处理方法1、画运动轨迹2、找圆心：方法3、定半径：4、确定运动时间：注意：θ用弧度表示利用v⊥R利用弦的中垂线几何关系法求半径向心力公式求半径αα偏转角弦切角圆心角结论：（1）偏转角等于圆心角。（2）弦切角等于圆心角的一半。几何关系法求半径

长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是（）A．使粒子的速度v<BqL/4mB．使粒子的速度v>5BqL/4mC．使粒子的速度v>BqL/mD．使粒子速度BqL/4m<v<5BqL/4m

AB例题讲解速度选择器（1）只选择速度，不选择粒子（质量、电量、电性）；2.特点：（2）其中的E、B的方向不仅互相垂直，且还有确定的关系；（3）速度选择器中的粒子只能沿一个确定的方向通过。1.原理：在如图所示的平行板器件中，电场强度和磁感应强度相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器。＋＋＋＋＋＋－－－－－－B挡板

洛伦兹力大于电场力，带电粒子向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是曲线。(1)若V小于这一速度V0？电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大,轨迹是曲线。(2)若V大于这一速度VO？速度选择器原理：＋＋＋＋＋＋－－－－－－B挡板1.作用：测定带电粒子荷 质比的仪器。2.结构：3.工作原理：（1）加速：动能定理（2）速度选择：（3）偏转：（4）测量：二、质谱仪测质量：1．加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=

Ek2．直线加速器，多级加速如图所示是多级加速装置的原理图：三、加速器（一）、直线加速器由动能定理得:带电粒子经n极的电场加速后增加的动能为：…缺点：直线加速器占有的空间范围大，在有限的空 间范围内制造直线加速器受到一定的限制．1966年建成的美国斯坦福电子直线加速器管长3050米.

直线加速器占地太大，能不能让它小一点？劳伦斯（1901－1958）：美国物理学家回旋加速器

加速条件：交流电源的周期与带电粒子在匀强 磁场中做匀速圆周运动的周期相同.结构：两个D

形金属扁盒，在其上加有磁场和交变的电场，两个

D形盒缝隙中心附近有离子源。回旋加速器1.两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。3.粒子回旋的周期不随半径改变。让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一致，从而保证粒子始终被加速。2.电场使粒子加速（电场加速过程中,时间极短,可忽略），磁场使粒子回旋（匀速圆周运动）。4.带电粒子的最高能量与哪些因素有关？,,可见：带电粒子一定的条件下，其获得的最大能量 取决于：D形盒的半径R，磁感应强度B.那么粒子获得的最大能量为：为粒子运动的最大速度根据形盒的半径带电粒子做圆周运动的半径最大只能等于圆注意：加速电压小，多转几圈。电压大，少转几圈。5.加速的次数N6.（1）加速粒子在磁场中运动的时间（2）加速粒子电场中运动的时间t>>t加注意：（在加速电场中相当于“匀加速直线运动”）××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××U~BU~AA’BB’A1A’1B1B’1++回旋加速器的原理思考：回旋加速器能不能无限提高粒子的能量？答：据相对论理论知识，粒子速度被加速到接近光速，质量明显增强，周期也增加，破坏了回旋加速器的同步条件。3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定磁场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。目前世界上最大的回旋加速器在美国费米加速实验室，环形管道的半径为2公里。产生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。北京正负电子对撞机改造后的直线加速器在磁场中做圆周运动,周期不变。每一个周期加速两次。电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同。电场一个周期中方向变化两次。B不变时：某一个粒子能被加速的最大速度由盒的半径决定。电场加速过程中,时间极短,可忽略。回旋加速器——结论例2:关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是()A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用B、电场和磁场是交替地对带