高二物理洛倫茲力-展示頁(yè)
2024-11-21 03:49本頁(yè)面
【正文】 有一質(zhì)量為 m、 電荷量為 q的帶正電的小球停在絕緣平面上 ， 并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ， 如圖 3－ 4－ 5所示 ， 為了使小球飄離平面 ， 勻強(qiáng)磁場(chǎng)在紙面內(nèi)移動(dòng)的最小速度應(yīng)為多少 ？ 方向如何 ？ 圖 3－ 4－ 5 【精講精析】 當(dāng)磁場(chǎng)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于小球向右運(yùn)動(dòng)，帶正電小球所受的洛倫茲力方向向上，當(dāng)其與重力平衡時(shí)，小球即將飄離平面．設(shè)此時(shí)速度為 v ，則由力的平衡有： q v B ＝ mg ，則 v ＝mgqB.磁場(chǎng)應(yīng)水平向左平移． 【答案】 mgqB 水平向左 【 規(guī)律總結(jié) 】 要注意正確理解帶電粒子受洛倫茲力的條件： (1)帶電粒子必須是運(yùn)動(dòng)的 ， 此運(yùn)動(dòng)是相對(duì)磁場(chǎng)而言的 ， 相對(duì)于地面不一定運(yùn)動(dòng) ． (2)應(yīng)用洛倫茲力分析問(wèn)題時(shí)，一定不要忘記 F＝ qvB中有一個(gè)速度 v， v的變化會(huì)影響到洛倫茲力 F的大小和方向的變化． 變式訓(xùn)練 1 一初速度為零的質(zhì)子 (質(zhì)量 m＝ 10－ 27 kg， 電荷量 q＝ 10－ 19 C)， 經(jīng)過(guò)電壓為 1880 V的電場(chǎng)加速后 ， 垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為 10－ 4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ， 質(zhì)子所受的洛倫茲力為多大 ？ 解析： 在加速電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理 qU ＝ 12m v2得質(zhì)子獲得的速率 v ＝2 Uqm＝ 6 . 0 105 m /s ，質(zhì)子受到的洛倫茲力 F 洛 ＝ Bq v ＝ 4 . 8 10－ 17 N. 答案： 10－ 17 N 半徑公式、周期公式的應(yīng)用 例 3 已知?dú)浜伺c氦核的質(zhì)量之比 m1∶ m2＝ 1∶ 4，電荷量之比 q1∶ q2＝ 1∶ 2， 當(dāng)氫核與氦核以 v1∶ v2＝ 4∶ 1的速度 ， 垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)后 ， 分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng) ， 則氫核與氦核半徑之比 r1∶ r2＝ ________， 周期之比 T1∶ T2＝ ________. 【思路點(diǎn)撥】 粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，一般情況下，半徑公式不要直接使用，特別是做計(jì)算題時(shí)，應(yīng)先列出洛倫茲力充當(dāng)向心力的方程． 【自主解答】 帶電粒子射入磁場(chǎng)后受洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以洛倫茲力提供向心力，即 q v B＝ mv2r，得： r ＝m vqB，所以 r1∶ r2＝m1v1q1B∶m2v2q2B＝ 2 ∶ 1 同
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