20xx粵教版高中物理選修3-136洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)(編輯修改稿)
2024-12-24 02:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 垂直，從磁場邊界進(jìn)入磁場的方向不同，或磁場區(qū)域邊界不同．造成它在磁場中運動的圓弧軌道各有不同，可以從圖 3 － 6 － 5 中看出． 圖 3 － 6 － 5 解決這一類問題時，找到粒子在磁場中一段圓弧運動對應(yīng)的圓心位置、半徑大小以及與半徑相關(guān)的幾何關(guān)系是解題的關(guān)鍵．其中將進(jìn)入磁場時粒子受洛倫茲力和射出磁場時受洛倫茲力作用線延長，交點就是圓弧運動的圓心． 三、回旋加速器問題 1 ． 周期 ：帶電粒子做勻速圓周運動的周期 T ＝2π mqB，由此看出：帶電粒子的周期與速率、半徑均無關(guān)，運動相等的時間 ( 半個周期 ) 后進(jìn)入電場． 2 ． 帶電粒子的最終能量 ：由 r ＝m vqB得，當(dāng)帶電粒子的速度最大時，其運動半徑也最大，若 D 形盒半徑為 R ，則帶電粒子的最終動能 Em＝q2B2R22 m. 可見，要提高加速粒子的最終能量，應(yīng)盡可能增大磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 和 D 形盒的半徑 R . (1)洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功，磁場的作用是讓帶電粒子“ 轉(zhuǎn)圈圈”，電場的作用是加速帶電粒子． (2)兩 D形盒窄縫所加的是與帶電粒子做勻速圓周運動周期相同的交流電，且粒子每次過窄縫時均為加速電壓 . 特別提醒 【典例 1 】 如圖 3 － 6 － 6 所示，一束電荷量為 e 的電子以垂直于磁場方向 ( 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B ) 并垂直于磁場邊界的速度 v 射入寬度為 d 的磁場中，穿出磁場時速度方向和原來射入方向的夾角為 θ ＝60176。 . 求電子的質(zhì)量和穿越磁場的時間． 圖 3 － 6 － 6 解析 過 M 、 N 作入射方向和出射方向的垂線，兩垂線交于O 點， O 點即電子在磁場中做勻速圓周運動的圓心，連結(jié) ON ，過N 作 OM 的垂線，垂足為 P ，如圖所示．由直角三角形 OPN 知，電子的軌跡半徑 r ＝dsin 60176。＝2 33d ① 由圓周運動知 e v B ＝ mv2r② 解 ①② 得 m ＝2 3 dBe3 v. 電子在無界磁場中運動周期為 T ＝2πeB2 3 dBe3 v＝4 3 π d3 v. 電子在磁場中的軌跡對應(yīng)的圓心角為 θ ＝ 60 176。 ，故電子在磁場中的運動時間為 t＝16 T ＝16 4 3 π d3 v ＝2 3 π d9 v . 答案 2 3 d Be3 v 2 3 π d9 v 借題發(fā)揮 帶電粒子在磁場中的圓周運動問題處理方法 ( 1) 定圓心：圓心一定在與速度方向垂直的直線上，也是在弦的中垂直線上，也是圓的兩個半徑的交點． ( 2) 求半徑的兩種方法：一是利用幾何關(guān)系求半徑，二是利用r ＝m vqB求半徑． ( 3) 求時間：可以利用 T ＝2π Rv知 t＝Δ lv求時間．也可以利用 t＝θ2πT 求時間． 【變式 1 】 ( 雙選 ) 如圖 3 － 6 － 7 所示，長為 L 的水平極板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B ，板間距離也為L ，板不帶電．現(xiàn)有質(zhì)量為 m 、電荷量為 q 的帶正電粒子 ( 不計重力 ) ．從左邊極板間中點處垂直磁感線以
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1