【正文】 例 如上圖所示，假設板間距離為d，通道的橫截面積為S，通道內(nèi)的磁感應強度為B，正、負離子電量為，射入速度為v，外接電阻R，：（1）、 圖中哪個板是正極（2）、 發(fā)電機的電動勢是多少？（3）、 該發(fā)電機的總功率為多少?（4）、 該發(fā)電機的輸出功率為多少?（5）、 為使等離子體以恒定速度v通過復合區(qū)域，必須使通道兩端保持一定的壓強差，這個壓強差為多少？（6）、 設噴入的離子流每有n個負電荷，離子流截面積為S，設噴入的離子全部能夠到達上下極板，則輸入給發(fā)電機的功率是多少？解答：（1）、 離子進入磁場區(qū)域后，由左手定則可得正離子向上極板運動，上極板是正極（2）、 外電路斷開時，進入磁場區(qū)域的離子受到的洛侖茲力F和電場力相等時，上下極板間的電勢差等于電動勢.，.（3）、（4）、（5）、 外電路接通后，正離子向上極板運動，負離子向下極板運動，在極板間形成了由下到的電流，該電流在磁場中受到向左的安培力，必須在通道兩端保持一定的壓強差，進而產(chǎn)生一個壓力差，；，另一種解法：由于離子作勻速運動，電功率就應該等于通道兩端的壓力差的功率，所以，（6）、 發(fā)電機的功率為電路提供的總功率，即，其中，由于噴入的離子全部能夠到達上下極板，所以，單位時間內(nèi)到下極板的電荷數(shù)為，電量為，即回路中電流，.（六）、 回旋加速器：在現(xiàn)代物理學中，人們要用能量很高的帶電粒子去轟擊各種原子核，？要使粒子的能量增大，就應使粒子的速度增加，這就要用一種新的設備——加速器. 直線加速器　 我們知道電場可以對帶電粒子加速，如果加速電壓為U，帶電粒子電量為q．，電壓不可能太高，所以一次加速后粒子獲得的能量較小，如何獲得較大的能量呢？（讓學生充分討論．）可采取多級加速的辦法，為了避免相鄰兩極之間的影響，兩極之間要有較大的距離，所以采取多級加速的直線加速器占地面積很大，能否既讓帶電粒子多次加速，獲得較高能量，又盡可能減少占地面積呢？（讓學生展開想象）結(jié)構圖 回旋加速器1）、 結(jié)構：雙D型盒、勵磁線圈（產(chǎn)生勻強磁場）、高頻交流電源、真空裝置2）、 加速原理放在處的粒子源發(fā)出一個帶正電的粒子，它被電場第一次加速后以速率垂直進入勻強磁場，當它沿著半圓弧到達時，在處造成一個向上的電場，使這個帶電粒子在處受到一次電場的加速，速率由增加到，然后粒子以速率在磁場中做勻速圓周運動.（我們知道，粒子的軌道半徑跟它的速率成正比，因而粒子將沿著半徑增大了的圓周運動；粒子做勻速圓周運動的周期跟粒子速度和半徑無關，所以粒子的周期不變.）又經(jīng)過半個周期，當它沿著半圓弧到達時，在處造成一個向下的電場，使粒子又一次受到電場的加速，每當粒子運動到、等處時都使它受到向上電場的加速，每當粒子運動到、等處時都使它受到向下電場的加速，粒子將沿著圖示的螺旋線回旋下去，速率將一步一步地增大.3）、 粒子的運動形式：螺旋線運動（包括間隔的勻速圓周運動和間隔的勻加速直線運動）4）、 回旋加速器加速的條件：（1）、 粒子的回旋周期（粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期和相鄰兩次被加速的時間之和）.由于粒子在D型盒的縫隙d中被加速的時間越來越短，所以粒子的回旋周期是逐漸減小的，最終趨于粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期.兩D型盒間的縫隙中也存在著勻強磁場，粒子在縫隙中也要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，為了使粒子盡可能垂直地進入D型盒，要求D型盒的縫隙d越窄越好；從理論上講，要使粒子能被持續(xù)地加速，一方面，從前面的分析得到，粒子的回旋周期是逐漸減小的，最終趨于粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期；另一方面，高頻電源的周期往往是一個定值，很難做到逐漸減小，？只要使兩D型盒間的縫隙d盡可能地窄，粒子在縫隙d間的加速時間盡可能地短以至于可以忽略不計，則粒子的回旋周期就趨于粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期，這樣高頻電源的周期就能很快地趨于粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期，為一個定值，縫隙d的寬窄并不影響加速的效果.由以上分析可得：（2）、 D形盒之間的距離d應盡可能小.（3）、 回旋加速器加速的條件：高頻電源的周期等于粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期.5）、 在雙D形盒的狹縫間加上高頻交流電源后為什么對D形盒內(nèi)的區(qū)域不產(chǎn)生影響？（只要D形盒是金屬材質(zhì)，因靜電屏蔽不受外界電場影響。例 （第三種方法確定圓心，較難）一勻強磁場，磁場方向垂直于xOy平面，在xOy平面上磁場分布在以O為中心的一個圓形區(qū)域內(nèi)．一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由原點O開始運動．，后來粒子經(jīng)過y軸上的P點，此時速度方向與y軸的夾角為30176。S5）、 決定因素：由磁場本身、平面面積、平面與磁場之間的夾角共同決定.6）、 性質(zhì)：磁通量是標量，沒有方向，但是有正負之分；其正負表明了磁感線是從平面的正側(cè)還是反側(cè)穿入.7）、 磁通量Φ的大小范圍：（1）、 磁場與平面平行時，穿過平面的磁通量為零.（2）、 磁場與平面垂直時，穿過平面的磁通量最大（）.（3）、 磁場與平面斜交時，穿過平面的磁通量間于零與最大值（）之間.8）、 在形式上，磁通量的方向和磁感線的方向相同.9）、 計算磁通量時的注意事項：（1）、 只有勻強磁場穿過某個平面的磁通量才能用計算式直接計算.（2）、 是剛好圍住勻強磁場的那部分面積； 如圖所示，若閉合回路abcd和ABCD所在平面均與勻強磁場B垂直，面積分別為和，且，但磁場區(qū)域恰好只有ABCD那么大，穿過和的磁感線的條數(shù)相同，所以穿過和的磁通量是相同的，因此，在中的指剛好包含磁場的那部分投影面積.（3）、 穿過某個線圈的磁通量與線圈匝數(shù)n無關.（4）、 對磁通量進行加減運算的時候，要把其正負號一并代入運算.例 兩圓環(huán)A、B同心放置且半徑，將一條形磁鐵置于兩環(huán)圓心處，且與圓環(huán)平面垂直，如圖所示，則穿過A、B兩圓環(huán)的磁通量的大小關系為：分析：弄清條形磁鐵的磁感線分布情況，磁感線閉合，外部所有的磁感線都會集中到條形磁鐵內(nèi)部，畫出截面圖，根據(jù)磁通量的物理意義和磁通量正負和方向的規(guī)定可以得出正確結(jié)果.解答：如圖，圓環(huán)A和B向外的磁通量相同，但圓環(huán)B向里的磁通量更少，對向外的磁通量的低效作用更弱，故B的磁通量更大.例 一線圈S水平放置，一根磁感線從線圈左側(cè)向下穿入，從線圈右側(cè)對稱位置向上穿出，則穿過線圈的磁通量為多少.參考答案：0 磁通量的變化量1）、 定義式：，“”為運算符號例 勻強磁場豎直向下穿過水平放置的閉合線圈，通過線圈的磁通量為Φ，若讓磁場的方向相反，則該過程中穿過線圈的磁通量的改變量為多少？解答：規(guī)定磁場向下穿過線圈的磁通量為正，則磁場向上穿過線圈的磁通量為負；磁通量的改變量為，所以穿過線圈的磁通量改變了2Φ.例 如圖所示，有一個垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度B=，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O半徑為1cm，現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放入圓形線圈，圓心均在O處，10匝；B線圈半徑為2cm，1匝；，10匝，問：（1）、A和B中磁通量各改變了多少？（2）、當磁場方向轉(zhuǎn)過300角的過程中，C中的磁通量改變多少？分析：磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關，線圈A、B框住的磁場面積相同，所以A、B在磁場變化前、可將磁場向垂直于面積和平行于面積的方向進行分解.例 如圖所示，開始時矩形線圈與磁場垂直，且一半在勻強磁場中，另一半在勻強磁場外，若要穿過線圈的磁通量發(fā)生持續(xù)變化，下列方法可行的是（ ）A、 將線圈向左平移一小段距離B、 將線圈向上平移C、 以ab為軸轉(zhuǎn)動（小于）D、 以ad為軸轉(zhuǎn)動（小于）例 如圖所示的線框，面積為S，處在磁感應強度為B的勻強磁場中，B的方向與線框面成角，當線框面沿順時針轉(zhuǎn)過時，磁通量的變化量為多少？2）、 磁通量變化的方式：A. 只有磁場發(fā)生變化：B. 只有面積發(fā)生變化：C. 其它原因造成磁通量的變化：第四節(jié) 磁場對運動電荷的作用——洛侖茲力一、 洛侖茲力觀察與思考：見教材94頁（沒有實驗儀器時的等效處理：如圖所示，讓帶正電的微觀粒子以初速度豎直向下垂直進入水平向里的勻強磁場，發(fā)現(xiàn)粒子的軌跡向右偏轉(zhuǎn)，說明粒子不止受重力作用，粒子所在空間除了重力場外只有磁場，所以磁場一定對運動粒子有大致向右的磁場力，物理學中把磁場對帶電粒子的磁場力叫做洛侖茲力.） 定義：磁場對運動電荷的磁場力 洛侖茲力的大小及范圍：1）、 帶電粒子的速度方向與磁場方向平行時，不受洛侖茲力.理論探究：教材95頁結(jié)論：2）、 帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直時，所受洛侖茲力最大，其中為粒子瞬時速度的大小. 若帶電粒子的速度方向與磁場斜交，令速度方向與磁場方向的夾角為，則可以將帶電粒子的速度往平行和垂直于磁場的方向進行分解，此時，由于，故：3）、 帶電粒子的速度方向與磁場斜交時，所受洛侖茲力的大小間于零和最大值之間.4）、 一般情況下，同一粒子受到的重力遠小于洛侖茲力，所以對在磁場中運動的帶電粒子進行受力分析時往往忽略重力. 在推導洛倫茲力公式的過程中，通電導線中大量運動電荷受到的洛倫茲力就是整根導線受到的安培力，由此，我們可以得出洛倫茲力與安培力之間的關系.二、 洛倫茲力與安培力的關系：通電導線中大量運動電荷受到的洛倫茲力的合力就是安培力. 洛侖茲力的方向：1）、 左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余并攏的四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓（原磁場的）磁感線穿入手心，并使伸直的四指指向正電荷的速度方向（負電荷速度的反方向），大拇指所指的方向就是洛倫茲力的方向.2）、 左手定則的適用條件：的情形；3）、 洛侖茲力方向的特點：洛侖茲力的方向既跟磁場方向垂直，又跟電荷的速度方向垂直；也就是說，.4）、 左手定則的推論：磁場方向和速度方向以及洛倫茲力方向三個方向中，保持一個方向不變，改變第二個方向，則第三個方向必然相反；改變?nèi)齻€方向中的任意兩個，第三個方向不變. 洛倫茲力對能量和運動的影響1）、 洛侖茲力不做功2）、 洛侖茲力雖然不做功，但它可以影響帶電粒子的軌跡、運動時間、速度方向.例 如圖，B為垂直于紙面向里的勻強磁場，、光滑、絕緣的桌面上的A點以初速度V0向右拋出，并落在水平地面上，歷時t1，水平位移為S1；然后撤去