高中物理選修3-1知識點歸納魯科版-資料下載頁
2025-04-04 02:39本頁面
【正文】 變速度的方向，所以帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供了做勻速圓周運(yùn)動的向心力． ③洛倫茲力不做功，故粒子速度大小不變但方向時刻改變。 ④粒子的初速度和它受的洛倫茲力的方向都在跟磁場方向垂直的平面內(nèi)，沒有任何作用使粒子離開這個平面，所以粒子只能在這個平面內(nèi)運(yùn)動。：（1）電子以速度v垂直磁場方向入射，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為q，由于洛倫茲力提供向心力，則有，得到軌道半徑①由軌道半徑與周期的關(guān)系得②（2）圓心的確定及偏轉(zhuǎn)時間的計算 ①圓心的確定：帶電粒子進(jìn)入一個有界磁場后的軌道是一段圓弧，如何確定圓心是解決問題的前提，也是解題的關(guān)鍵。首先，應(yīng)有一個最基本的思路：即圓心一定在與速度方向垂直的直線上。在實際問題中圓心位置的確定極為重要，通常有兩個方法： a. 已知入射方向和出射方向時，可以通過入射點和出射點作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖所示，圖中P為入射點，M為出射點)． b. 已知入射方向和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖所示，P為入射點，M為出射點)． c. 具體問題應(yīng)具體分析，不同題目中關(guān)于圓心位置的確定方法不盡相同，以上只是給出了確定圓心的最基本的方法．（3）運(yùn)動時間的確定：粒子在磁場中運(yùn)動一周的時間為T，當(dāng)粒子運(yùn)動的圓弧所對應(yīng)的圓心角為θ時，其運(yùn)動時間可由下式表示： （或） ①式中的θ以“度”為單位，式中α以“弧度”為單位，T為該粒子做圓周運(yùn)動的周期，以上兩式說明轉(zhuǎn)過的圓心角越大，所用時間越長，與運(yùn)動軌道長度無關(guān)． ②粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動時，轉(zhuǎn)一周所用時間可用公式確定，且從中可以看出粒子轉(zhuǎn)一周所用時間與粒子比荷有關(guān)，還與磁場有關(guān)，而與粒子速度大小無關(guān)．粒子速度大時，做圓周運(yùn)動的軌道半徑大；粒子速度小時，做圓周運(yùn)動的軌道半徑小，但只要粒子質(zhì)量和電荷量之比一定，轉(zhuǎn)一周所用時間都一樣．?、鄞_定帶電粒子運(yùn)動圓弧所對圓心角的兩個重要結(jié)論：a．帶電粒子射出磁場的速度方向與射入磁場的速度方向之間的夾角φ叫做偏向角，偏向角等于圓孤軌道 對應(yīng)的圓心角α ，即α＝φ，如圖所示．b．圓弧軌道所對圓心角α等于PM弦與切線的夾角(弦切角)θ的2倍，即α＝2θ，如圖所示．（1）質(zhì)譜儀：利用磁場對帶電粒子的偏轉(zhuǎn)，由帶電粒子的電荷量、軌道半徑確定其質(zhì)量的儀器。（2）回旋加速器： ①回旋加速器的工作原理如圖所示．放在A0處的粒子源發(fā)出一個帶正電的粒子，它以某一速率v0垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動．經(jīng)過半個周期，當(dāng)它沿著半圓弧A A1到達(dá)A1時，我們在A1A′1處設(shè)置一個向上的電場，使這個帶電粒子在A1A′1處受到一次電場的加速，速率由v0增加到v1，然后粒子以速率v1在磁場中做勻速圓周運(yùn)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(yùn)動．又經(jīng)過半個周期，當(dāng)它沿著半圓弧A′1A′2到達(dá)A′2時，我們在A′2A2處設(shè)置一個向下的電場，使粒子又一次受到電場的加速，速率增加到v2．如此繼續(xù)下去，每當(dāng)粒子運(yùn)動到A1A′A3A′3等處時都使它受到一個向上電場的加速，每當(dāng)粒子運(yùn)動到A′2AA′4A4等處時都使它受到一個向下電場的加速，那么，粒子將沿著圖示的螺線A0A1 A′1 A′2……回旋下去，速率將一步一步地增大． ②回旋加速器的旋轉(zhuǎn)周期：在直線AA，A′A′處加一個交變電場，使它變化周期等同于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期，就可以保證粒子每經(jīng)過直線AA和A′A′時都正好趕上適合電場方向而被加速。（3）帶電粒子的最終能量：當(dāng)帶電粒子的速度最大時，其運(yùn)動半徑也最大，由牛頓第二定律得，若D形盒的半徑為R，則r＝R時，帶電粒子的最終動能：伸開左手，使大拇指與其余四指垂直，并在同一平面內(nèi)讓磁感線垂直穿過掌心，四指指向電流方向，那么，大拇指所指的方向就是導(dǎo)體所受安培力的方向。：電動機(jī)，磁電式儀表。（1）根據(jù)通電導(dǎo)線在磁場中會受到安培力的作用這一原理制成的儀表，稱為磁電式儀表。（2）磁電式儀表的結(jié)構(gòu)磁電式儀表原理： ①由于磁場對電流的作用力方向與電流方向有關(guān)，因此，如果改變通過電流表的電流方向，磁場對電流的作用力方向也會隨著改變，指針和線圈的偏轉(zhuǎn)方向也就隨著改變，據(jù)此便可判斷出被測電流的方向。 ②磁場對電流的作用力跟電流成正比，線圈中的電流越大，受到的作用力也越大，指針和線圈的偏轉(zhuǎn)角度也越大．因此，指針偏轉(zhuǎn)角度的大小反映了被測電流的大小．只要通過實驗把兩者一一對應(yīng)的關(guān)系記錄下來，并標(biāo)示在刻度盤上，這樣在使用中，就可以在刻度盤上直接讀出被測電流的大小。第 7 頁 共 8 頁
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