電荷與磁場(chǎng)關(guān)系ppt課件(存儲(chǔ)版)
【正文】 3．洛倫茲力的大小 (1)v∥ B時(shí)，洛倫茲力 . (2)v⊥ B時(shí)，洛倫茲力 F＝ . F＝ 0 qvB (1)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向時(shí)，應(yīng)特別注意正、 負(fù)電荷的區(qū)別． (2)由于洛倫茲力始終與速度垂直，因此，它永不做功． 2．若 v⊥ B，帶電粒子僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁 感線的平面內(nèi)以入射速度 v做 運(yùn)動(dòng)． 二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 1．若 v∥ B，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做 運(yùn)動(dòng)． 勻速直線 勻速圓周 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與其速度無關(guān)，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t＝ ，其中 θ為半徑繞過的圓心角． 三、洛倫茲力應(yīng)用實(shí)例 1．回旋加速器 (1)主要構(gòu)造：兩個(gè) D形盒 D D2， 它們之間有一定的電勢(shì)差， 兩個(gè)半圓盒處于與盒面垂直 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 (如圖 11－ 2－ 1 所示 )． (2)工作原理 ① 磁場(chǎng)作用：帶電粒子 磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)時(shí)，在洛倫茲力作用下做 ，其周期與 和 無關(guān)． ② 交變電壓的作用：在兩 D形盒狹縫間產(chǎn)生周期性變化的 ，使帶電粒子每經(jīng)過一次狹縫加速一次． ③ 交變電壓的周期 (或頻率 )：與帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期 (或頻率 ) ． 垂直 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 速率 運(yùn)動(dòng)半徑 電場(chǎng) 相同 2．質(zhì)譜儀 (1)功能：分析各化學(xué)元素的 并測(cè)量其 、含量． (2)原理圖：如圖 11－ 2－ 2所示． 同位素 質(zhì)量 (3)工作原理 帶電粒子在電場(chǎng)中加速： ＝ mv2 帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)： ＝ 帶電粒子的比荷： ＝ 由此可知，粒子比荷與偏轉(zhuǎn)距離 L的平方成反比，凡是比荷不相等的都被分開，并按比荷順序的大小排列，故稱之為 “ 質(zhì)譜 ” ． qU 1．洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力，而安 培力是整個(gè)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的作用力，安培力是導(dǎo)體中所有形成電流的定向移動(dòng)電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)． 2．由安培力公式 F＝ BIL推導(dǎo)洛倫茲力表達(dá)式 (磁場(chǎng)與導(dǎo)線方 向垂直 ) 如圖 11－ 2－ 3所示，設(shè)有一段長(zhǎng)度 為 L的通電導(dǎo)線，橫截面積為 S，單 位體積中含有的自由電荷數(shù)為 n， 每個(gè)自由電荷的電荷量為 q，定向 移動(dòng)的平均速度為 v，垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中． 導(dǎo)線中的電流為 I＝ nqvS 導(dǎo)線所受安培力 F安 ＝ ILB＝ nqvSLB 這段導(dǎo)線中含有的運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)為 nLS 所以 F洛 ＝ ＝ qvB. 1．有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述，正確的是 ( ) A．通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用 B．安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) C．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到的洛倫茲力做正功 D．通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向 平行 解析： 通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力等于零，故 A錯(cuò)；安培力一定垂直于磁場(chǎng)和電流所決定的平面，即安培力方向一定垂直于磁場(chǎng)方向， D錯(cuò)；洛倫茲力也一定垂直于磁場(chǎng)與速度方向決定的平面，即洛倫茲力一定與運(yùn)動(dòng)方向垂直，洛倫茲力一定不做功， C錯(cuò)；安培力與洛倫茲力的關(guān)系為安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)， B項(xiàng)正確． 答案： B 洛倫茲力 電場(chǎng)力 性質(zhì) 磁場(chǎng)對(duì)在其中運(yùn)動(dòng)的電荷的作
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