20xx粵教版高中物理選修3-1第3章第6節(jié)洛侖茲力與現(xiàn)代技術(shù)(編輯修改稿)
2024-12-23 14:38 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成的多解． 唯一形成多解 帶電粒子在洛倫茲力作用下穿越有界磁場(chǎng)時(shí)，由于帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓周的一部分，因此帶電粒子可能穿越了有界磁場(chǎng)，也可能轉(zhuǎn)過(guò)180176。 能夠從入射的那一邊反向飛出，就形成多解． 動(dòng)的重復(fù)性形成多解 帶電粒子在部分是電場(chǎng)，部分是磁場(chǎng)的空間中運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往具有重復(fù)性的運(yùn)動(dòng)，形成了多解 . ? 四、電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)的區(qū)別 ? 所謂 “ 電偏轉(zhuǎn) ” 與 “ 磁偏轉(zhuǎn) ” 是分別利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷施加作用，從而控制其運(yùn)動(dòng)方向，但電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用特點(diǎn)不同，因此這兩種偏轉(zhuǎn)有明顯的差別 . 垂直電場(chǎng)線進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng) (不計(jì)重力 ) 垂直磁感線進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng) (不計(jì)重力 ) 受力 情況 電場(chǎng)力 FE＝ qE，其大小、方向不變，與速度 v0無(wú)關(guān)， FE是恒力 洛倫茲力 FB＝qvB，其大小不變，方向隨 v而改變， FB是變力 軌跡 拋物線 圓或圓的一部分 圖象 求解方法 類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng) vx＝ v0， x ＝ v0t vy＝qEm t y ＝12qEmt2 tan φ ＝vyvx＝qExm v20 半徑： r ＝m vqB 周期： T ＝2π mqB 橫向偏移 y 和偏轉(zhuǎn)角 φ要結(jié)合圓的幾何關(guān)系，通過(guò)圓周運(yùn)動(dòng)討論求解 ? 五、在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) ? 1．弄清復(fù)合場(chǎng)的組成，一般有磁場(chǎng)、電場(chǎng)的復(fù)合，磁場(chǎng)、重力場(chǎng)的復(fù)合，磁場(chǎng)、電場(chǎng)、重力場(chǎng)的復(fù)合． ? 2．進(jìn)行正確的受力分析，除重力、彈力、摩擦力外要特別注意靜電力和磁場(chǎng)力的分析． ? 3．確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，注意受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的結(jié)合． ? 4．對(duì)于粒子連續(xù)通過(guò)幾個(gè)不同情況的場(chǎng)的問(wèn)題，要分階段進(jìn)行處理． ? 5．畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律． ? (1)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)受力平衡列方程． ? (2)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)用牛頓第二定律求解． ? (3)當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解． ? (4)對(duì)于臨界問(wèn)題，注意挖掘隱含的條件． ? 【 特別提醒 】 (1)電子、質(zhì)子、 α粒子等一般不計(jì)重力；帶電小球、塵埃、液滴等帶電顆粒一般要考慮重力的作用． ? (2)注意重力、電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，洛倫茲力的方向始終和速度方向垂直，永不做功的特點(diǎn)． ? 【 例 1】 如圖 3－ 6－ 9所示，一束電子 (電荷量為e)以速度 v0垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，寬為 d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電子原來(lái)入射方向的夾角為 30176。 ，則電子的質(zhì)量是________，穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間是 ________． 圖 3－ 6－ 9 ? 思維導(dǎo)圖： 解析： 電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) ，只受洛倫茲力作用，故其軌道是圓弧的一部分．又因洛倫茲力與速度 v 垂直，故 圓心應(yīng)在電子穿入和穿出時(shí)洛倫茲力延長(zhǎng)線的交點(diǎn)上．從圖中可以看出， AB 弧所對(duì)的圓心角 θ ＝ 30176。 ＝π6， OB 即為半徑 r ，由幾何關(guān)系可得： r ＝dsin θ＝ 2 d . 由牛頓第二定律得： q v B ＝m v2r，解得： m ＝qBrv＝2 deBv. 點(diǎn)電荷通過(guò) AB 弧所用的時(shí)間，即穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間為： t＝θ2πT ＝1122π mBe＝π m6 Be＝π d3 v. 答案： 2 deBv π d3 v ? ?題后反思 ? 本類(lèi)問(wèn)題的一般解法是先根據(jù)軌跡確定圓心，根據(jù)幾何知識(shí)求出半徑和帶電粒子軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角，然后利用牛頓第二定律和周期公式求解． ? 如圖 3－ 6－ 10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 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)后，其運(yùn)動(dòng)方向與原入射方向成 θ角．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
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