高中物理35-36探究洛倫茲力洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)課件粵教版選修3-1(參考版)
2024-11-22 08:06本頁(yè)面
【正文】 T . 4 ． 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)． (1 ) 穿過(guò)矩形磁場(chǎng)區(qū) ， 如右圖．要先畫(huà)好輔助線 ( 半徑、速度及延長(zhǎng)線 ) ．偏轉(zhuǎn)角由 s i n θ ＝LR求出．側(cè)移由 R2＝ L2－ ( R － y )2解出．經(jīng)歷時(shí)間由 t＝m θBq得出． 注意： 這里射出速度的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線的交點(diǎn)不再是寬度線段的中點(diǎn) ， 這點(diǎn)與帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)結(jié)論不同． (2 ) 穿過(guò)圓形磁場(chǎng)區(qū)如下圖．畫(huà)好輔助線 ( 半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線 ) ．偏角可由 t a nθ2＝rR求出．經(jīng)歷時(shí)間由 t＝m θBq得出． 注意： 由對(duì)稱性 ， 射出線的反向延長(zhǎng)線必過(guò)磁場(chǎng)圓的圓心． 例 3 沿水平方向放置的平行金屬板的間距為 d，兩板之間是磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，一束在高溫下電離的氣體 (等離子體 )，以 v射入磁場(chǎng)區(qū)，在兩板上會(huì)聚集電荷出現(xiàn)電勢(shì)差，求： (1)M、 N兩板各聚集何種電荷？ (2)M、 N兩板間電勢(shì)差可達(dá)多大？ 解析： (1 ) 正負(fù)離子在 磁場(chǎng)的作用下受到洛倫茲力 ，由左手定則可知：正電荷向 M 聚集 ， 負(fù)電荷向 N 聚集 ， 所以 M 帶正電 ， N 帶負(fù)電； (2 ) 電荷平衡時(shí) ， 電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡 ， 則有： Eq ＝ q v B ， E ＝Ud， 所以 U MN＝ Bd v . 答案： (1 ) 上正下負(fù) ( 2 ) UMN＝ Bd v ?變式訓(xùn)練 3． 如右圖所示 ， 長(zhǎng)為 L、間距為 d的平行金屬板間 ，有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ， 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B， 兩板不帶電 ， 現(xiàn)有質(zhì)量為 m、電荷量為 q的帶正電粒子(重力不計(jì) )， 從左側(cè)兩極板的中心處以不同速率 v水平射入 ， 欲使粒子不打在板上 ， 求粒子速率 v應(yīng)滿足什么條件？ 解析： 設(shè)粒子剛好打在上極板左邊緣時(shí) ( 如圖所示 ) ． R1＝d4， 又由 Bq v ＝ mv2r， 得 R1＝m v1Bq， 解得 v1＝Bq d4 m. 設(shè)粒子剛好打在上極板右邊緣時(shí) ， 由圖知： R22＝ L2＋ ( R2－d2)2， 所以 R2＝4 L2＋ d24 d， 又 R2 ＝ m v2Bq， 解得 v2＝Bq （ 4 L2＋ d2）4 md. 綜上分析 ， 要使粒子不打在極板上 ， 其入射速率應(yīng)滿足以下條件：v1Bq d4 m或 v2Bq （ 4 L2＋ d2）4 md. 答案 ： v1Bq d4 m或 v2Bq （ 4 L2＋ d2）4 md 題型四 質(zhì)譜儀原理和應(yīng)用 (1)構(gòu)造：如圖由離子源、加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)和照相底片等構(gòu)成． (2 ) 原理：粒子由靜止被加速電場(chǎng)加速 ， 根據(jù)動(dòng)能定理可得關(guān)系式： qU＝12m v2. 粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn) ， 做勻 速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律： q v B ＝ mv2r. 由兩式可得需要研究
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