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(參考版)
2024-11-21 14:38本頁面
【正文】 dABm＝ 2 gdAB＝2 m/ s 加磁場前粒子在 BC 間作勻速直線運動則有 qE2＝ mg 加磁場后粒子作勻速圓周運動，軌跡如圖，由洛倫茲力提供向心力得 q v b B ＝m v2bR， R ＝m v bqB＝ m 設偏轉距離為 y ，由幾何關系得： R2＝ d2BC ＋ ( R － y )2 y ＝ 10－ 2 m W ＝－ qE 2 dAB＝12m v2b vb＝ 2 qE1sin45176。＝ 2 V/m ＝ V/m. (2) 由動能定理得： qE1sin45176。 角斜向上的勻強電場 E1， BC間存在豎直向上的勻強電場 E2，AB間距為 m， BC間距為 m， C為熒光屏，質量 m＝ 10－ 3 kg，電荷量 q＝＋ 10－ 2 C的帶電粒子由 a點靜止釋放，恰好沿水平方向經過 b點到達熒光屏的 O點．若在 BC間再加方向垂直紙面向外、大小 B＝ T的勻強磁場，粒子經 b點偏轉到達熒光屏的O′點 (未畫出 )．取 g＝ 10 m/s2，求： ? (1)E1的大?。? ? (2)加上磁場后，粒子由 b點到 O′點電勢能的變化量． 解析： (1) 粒子在 AB 間做勻加速直線運動，受力如右圖所示， qE 1 cos 45176。拓 展 T ＝α2π ，則電子的質量是________，穿過磁場的時間是 ________． 圖 3－ 6－ 9 ? 思維導圖： 解析： 電子在勻強磁場中運動時 ，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 圓心應在電子穿入和穿出時洛倫茲力延長線的交點上．從圖中可以看出， AB 弧所對的圓心角 θ ＝ 30176。 t y ＝12T??????或 t ＝α2πT . 二、在有界磁場中的運動 有界勻強磁場指在局部空間存在著勻強磁場，帶電粒子從磁場區(qū)域外垂直磁場方向射入磁場區(qū)域，在磁場區(qū)域內經歷一段勻速圓周運動，也就是通過一段圓弧后離開磁場區(qū)域，由于運動的帶電粒子垂直磁場方向，從磁場邊界進入磁場的方向不同，或磁場區(qū)域邊界不同，造成它在磁場中運動的圓弧軌跡各有不同， 可以從下圖 3 － 6 － 8 中看出． 圖 3－ 6－ 8 ? 解決這一類問題時，找到粒子在磁場中一段圓弧運動對應的圓心位置、半徑大小以及與半徑相關的幾何關系是解題的關鍵，其中將進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． ? 【 特別提醒 】 (1)帶電粒子在有界磁場中運動的臨界極值問題，注意下列結論，再借助數(shù)學方法分析． ? ① 剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運動的軌跡與邊界相切． ? ② 當速度 v一定時，弧長 (或弦長 )越長，圓周角越大，則帶電粒子在有界磁場中運動的時間越長． ? ③ 當速率 v變化時，圓周角越大的，運動的時間越長． ? (2)圓周運動中有關對稱規(guī)律 ? ① 從直線邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等； ② 在圓形區(qū)域內，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出． ? 三、在勻強磁場中運動的多解問題 帶電粒子在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，出現(xiàn)多解原因包含以下幾個方面： 性不確定形成多解 受洛倫茲力作用的帶電粒子，可能帶正電，也可能帶負電，在初速度相同的條件下，正負粒子在磁場中運動軌跡不同，導致形成多解． 確定形成多解 有時題目中只告訴了磁感應強度的大小，而未具體指出磁感應強度的方向，此時必須要考慮磁感應強度方向的不確定而形成的多解． 唯一形成多解 帶電粒子在洛倫茲力作用下穿越有界磁場時，由于帶電粒子的運動軌跡是圓周的一部分，因此帶電粒子可能穿越了有界磁場，也可能轉過180176。?第六節(jié) 洛倫茲力與現(xiàn)代技術 ? 1．下圖中帶電粒子所受洛倫茲力的方向向上的是 ( ) ?精 彩 回 眸 ? 【 答案 】 A [A圖中帶電粒子受力方向向上
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