20xx滬科版高中物理選修3-155探究洛倫茲力(編輯修改稿)
2024-12-23 09:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 【審題指導(dǎo)】 解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)： ( 1) 明確質(zhì)子流的帶電性質(zhì)． ( 2) 明確赤道附近地磁場(chǎng)的方向． ( 3) 用左手定則判斷質(zhì)子的受力方向． 【解析】 本題考查判斷洛倫茲力的方向，質(zhì)子是氫原子核，帶正電，地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北．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，故正確答案為 B. 【答案】 B 1 ． ( 201 2 上海奉賢區(qū)高二檢測(cè) ) 如圖 5 － 5 － 2 所示，將一陰極射線管置于一通電螺線管的正上方且在同一水平面內(nèi)，則陰極射線將 ( ) A ． 向外偏轉(zhuǎn) B ．向里偏轉(zhuǎn) C ．向上偏轉(zhuǎn) D ．向下偏轉(zhuǎn) 圖 5 － 5 － 2 【解析】 由右手螺旋定則可知通電螺線管在陰極射線處磁場(chǎng)方向豎直向下，陰極射線帶負(fù)電，結(jié)合左手定則可知其所受洛倫茲力垂直于紙面向外． 【答案】 A 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的解題方法 【問(wèn)題導(dǎo)思】 1 ．帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡由哪些因素決定？ 2 ．根據(jù)幾何知識(shí)，如何確定帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心？ 1 ． 定圓心 ( 1 ) 知磁場(chǎng)中兩點(diǎn)速度方向，則帶電粒子在兩點(diǎn)所受洛倫茲力作用線的交點(diǎn)即為圓心．如圖 5 － 5 － 3 ( a ) 所示． ( 2) 知磁場(chǎng)中一點(diǎn)速度方向和另一點(diǎn)位置，則該點(diǎn)所受洛倫茲力作用線與這兩點(diǎn)連線的中垂線的交點(diǎn)即為圓心，如圖 5 － 5 － 3( b ) 所示． ( a) ( b ) 圖 5 － 5 － 3 2 ． 求半徑 畫(huà)圓弧后，再畫(huà)過(guò)入射點(diǎn)、出射點(diǎn)的半徑并作出輔助三角形，最后由幾何知識(shí)求出半徑． 3 ． 求運(yùn)動(dòng)時(shí)間 ( 1) 利用 t ＝θ2πT 求．即：先求周期 T ，再求圓心角 θ . ( 2) 圓心角的確定 ① 帶電粒子射出磁場(chǎng)的速度方向與射入磁場(chǎng)的速度方向間的夾角 φ 叫偏向角．偏向角等于圓心角，即 α ＝ φ ，如圖 5 － 5 － 4所示． 圖 5 － 5 － 4 ② 某段圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角是這段圓弧弦切角的二倍，即 α ＝ 2 θ . ( 3) 由公式 r ＝m vqB知，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，軌道半徑跟運(yùn)動(dòng)速率成正比． ( 4) 由公式 T ＝2π mqB知，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，周期跟軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率均無(wú)關(guān)，而與比荷qm成反比． ( 2020 漳州一中高二檢測(cè) ) 如圖 5 － 5 － 5 所示，虛線圓所圍區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B . 一束電子沿圓形區(qū)域的直徑方向以速度 v 射入磁場(chǎng)，電子束經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域后，其運(yùn)動(dòng)方向與原入射方向成 θ角．設(shè) 電子的質(zhì)量為 m ，電荷量為 e ，不計(jì)電子之間的相互作用力及電子所受的重力．求： 圖 5 － 5 － 5 ( 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 . 【審題指導(dǎo)】 當(dāng)粒子沿直徑方向射入圓形有界磁場(chǎng)中時(shí)，出磁場(chǎng)時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線必過(guò)圓心．由此畫(huà)出軌跡，確定軌跡的圓心，利用幾何知識(shí)，再利用半徑公式，周期公式即可求解． 【解析】 ( 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. ( 2) 設(shè)電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為 T ，則 T ＝2π Rv＝2π meB.由圖所示幾何關(guān)系，得圓心角 α ＝ θ ，所以 t ＝α2πT ＝mθeB.
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