20xx新課標(biāo)高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件第八章磁場(chǎng)第2單元磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用87張-wenkub
2023-01-21 14:10:48 本頁(yè)面
【正文】 φ)等于圓心角 (α)，并等于AB弦與切線的夾角 (弦切角 θ)的 2倍 (如圖 8－ 2－ 12)，即φ＝ α＝ 2θ＝ ωt。 (2)已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心 (如圖 8－2－ 8乙所示， P為入射點(diǎn)， M為出射點(diǎn) )。長(zhǎng)沙模擬 )在垂直紙面 水平向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， 有一固定在水平地面上的光滑半圓槽， 一個(gè)帶電荷量為＋ q，質(zhì)量為 m的小球在 如圖 8－ 2－ 7所示位置從靜止?jié)L下，小球滾到槽底時(shí)對(duì)槽底的壓力大小等于 mg，求圓槽軌道的半徑 R。 2．洛倫茲力的特點(diǎn) (1)洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)電荷速度方向和磁場(chǎng)方向確定的平面，所以洛倫茲力只改變速度的方向， 不改變速度的大小，即洛倫茲力永不做功。在速度選擇器中，帶電粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力在粒子沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)等大反向，結(jié)合左手定則可知 B 正確。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為 B和 E。 D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。 粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律得關(guān)系式 q v B ＝ 。 圖 8－ 2－ 3 解析：帶正電的粒子射入磁場(chǎng)后，由于受到洛倫茲力的作用，粒子將沿如圖所示虛線所示的軌跡運(yùn)動(dòng)，從 A點(diǎn)射出磁場(chǎng)， O、 A間的距離為 l，射出磁場(chǎng)時(shí)速度的大小仍為 v0，射出 的方向與 x軸的夾角仍為 θ。 q v B ＝ m v2r m vqB 2πmqB [試一試 ] 2 ．如圖 8 － 2 － 3 所示，在 y ＜ 0 的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 磁場(chǎng)方向垂直于 xO y 平面并指向紙面外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 。 (2)若 v0⊥ B，則帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做 。磁場(chǎng)方向垂直于它的運(yùn)動(dòng)平面，電場(chǎng)力恰好是磁場(chǎng)作用在電子上的磁場(chǎng)力的 3倍，電子電荷量為 e，質(zhì)量為 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，那么電子運(yùn)動(dòng)的角速度可能為多少？ [ 提示 ] 向心力可能是 F 電 ＋ F B 或 F 電 － F B ，即 4 eB v ＝mv 2R 或 2 eB v 1 ＝ mv 1 2R 。 ，洛倫茲力 F＝ 。 (1)v∥ B時(shí)， θ＝ 0176。根據(jù)左手定則可判定，質(zhì)子自赤道上空豎直下落過(guò)程中受洛倫茲力方向向東，故相對(duì)該點(diǎn)向東偏。 [記一記 ] 1．洛倫茲力 磁場(chǎng)對(duì) 的作用力。 或 180176。 (3)v＝ 0時(shí)，洛倫茲力 F＝ 。故電子運(yùn)動(dòng)的角速度可能為 4eBm 或 2eBm 。 大小 不受洛倫茲力 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 3．半徑和周期公式 (1)洛倫茲力方向總與速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。一帶正電的粒子以速度 v0從 O 點(diǎn)射入磁場(chǎng)，入射方向在 xOy 平面內(nèi)，與 x 軸正向的夾角為 θ ，不計(jì)重力。 由洛倫茲力公式和牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得 q v0B ＝m v02r 解得 r ＝m v0qB① 圓軌道的圓心位于 OA 的中垂線上，由幾何關(guān)系可得 l2＝ r sin θ ② 聯(lián)立 ①② 兩式，解得qm＝2 v0sin θBl。 由兩式可得出需要研究的物理量，如粒子軌道半徑、粒子質(zhì)量、比荷。 交流 圖 8－ 2－ 5 (2) 原理：交流電的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期 ______ ，粒子在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中一次一次地經(jīng)過(guò) D形盒縫隙，兩盒間的電勢(shì)差一次一次地反向，粒子就會(huì)被一次一次地加速，由 q v B ＝m v2R，得 E km ＝q2B2R22 m，可見(jiàn)粒子獲得的最大動(dòng)能由 和 D 形盒 決定，與加速電壓 。平板 S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫 P和記錄粒子位置的膠片 A1A2。再由 qE ＝ q v B有 v ＝ E / B ， C 正確。 (2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化。 洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永不做功，而安培力對(duì)通電導(dǎo)線可做正功，可做負(fù)功，也可不做功。 (3)帶電粒子在不同邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)： ①直線邊界 (進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，如圖 8－ 2－ 9所示 )。 (2)相對(duì)的弦切角 (θ)相等，與相鄰的弦切角 (θ′)互補(bǔ)，即 θ＋ θ′＝ 180176。 3 ． 運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為 T ，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為 α 時(shí)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由下式表示： t ＝α360176。設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為 e，不計(jì)電子之間相互作用力及所受的重力，求： 圖 8－ 2－ 13 (1)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑 R； (2)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t； (3)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑 r。 [ 嘗試解題 ] (1) 由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得 e v B ＝m v2R 解得 R ＝ m veB 。 (二 )找聯(lián)系：軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間相聯(lián)系，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與周期相聯(lián)系。 圖 8－ 2－ 14 2．磁場(chǎng)方向不確定形成多解 有些題目只告訴了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，而未具體指出磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，此時(shí)必須要考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不確定而形成的多解。 圖 8－ 2－ 15 4．運(yùn)動(dòng)的周期性形成多解 帶電粒子在部分是電場(chǎng)，部分是磁場(chǎng)的空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)往往具有往復(fù)性，從而形成多解。有一群正離子在 t＝0時(shí)垂直于 M板從小孔 O射入磁場(chǎng)。 (2) 要使正離子從 O ′ 孔垂直于 N 板射出磁場(chǎng)， v0的方向應(yīng)如圖所示，兩板之間正離子只運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期即 T0時(shí)，有 r＝d4 當(dāng)兩板之間正離子運(yùn)動(dòng) n 個(gè)周期，即 nT0時(shí)，有 r ＝d4 n( n ＝ 1,2,3 ， … ) 聯(lián)立求解，得正離子的速度的可能值為 v0＝B0qrm＝π d2 nT0( n ＝ 1,2,3 ， … ) 。 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用 [例 4] 回旋加速器是用于加速帶電粒子流，使之獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè) D形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒間狹縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子每次穿過(guò)狹縫都得到加速；兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為 q、質(zhì)量為 m，粒子最大回旋半徑為 Rm，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖 8－ 2－ 17所示，問(wèn)： 圖 8－ 2－ 17 (1)粒子在盒內(nèi)磁場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)？ (2)粒子在兩盒間狹縫內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)？ (3)所加交變電壓頻率為多大？粒子運(yùn)動(dòng)角速度為多大？ (4)粒子離開(kāi)加速器時(shí)速度為多大？ [嘗試解題 ] (1)D形盒由金屬導(dǎo)體制成，可屏蔽外電場(chǎng)，因而盒內(nèi)無(wú)電場(chǎng)。 (4) 因粒子最大回旋半徑為 R m ，故 R m ＝m v mqB，即 v m ＝qBR mm [答案 ] 見(jiàn)解析 洛倫茲力應(yīng)用問(wèn)題的分析方法 (1)洛倫茲力的應(yīng)用包括回旋加速器、質(zhì)譜儀、速度選擇器等?？梢园l(fā)現(xiàn)這些帶
法律信息相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1