磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用教法建議-在線瀏覽
2024-08-03 03:13本頁面
【正文】 的負(fù)電荷方向相當(dāng)于與電流相反的方向。此手法與判斷安培力方向的手式相同。洛倫茲力與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，不對粒子做功，只改變粒子運(yùn)動(dòng)的方向，因此洛倫茲力相當(dāng)于圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。 ①f=qvB ②①式中所要求的F由②式的f來承當(dāng)時(shí)，就可寫出下式： ③根據(jù)③式可以推論出下列幾個(gè)關(guān)系式：四周軌道半徑：粒子運(yùn)動(dòng)速率：粒子運(yùn)動(dòng)周期：第五步：通過練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的分析綜合能力。指點(diǎn)迷津 1．“洛倫茲力”與“安培力”有什么區(qū)別和聯(lián)系？ “洛倫茲力”是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中所受的力，其受力對象多為微觀的帶電粒子。 “安培力”是通電導(dǎo)體內(nèi)部每個(gè)定向運(yùn)動(dòng)的電荷所受“洛倫茲力”的合力。（注：對于金屬導(dǎo)體來說，當(dāng)其兩端有電勢差時(shí)，其中的運(yùn)動(dòng)電荷是定向移動(dòng)的自由電子。） 2．帶電粒子在電場、磁場中運(yùn)動(dòng)的問題可以歸納為哪幾類？ ① 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)：在這類問題中又可分為直線加速和偏轉(zhuǎn)等問題。 ③ 帶電粒子在電場和磁場共同存在的空間中運(yùn)動(dòng)。 在上列的問題中，以第③、④兩類問題難度較大，往往需要有較高的分析綜合能力。已知一離子在電場力和洛倫茲力的作用下，從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零。忽略重力，以下說法中正確的是：（A）這離子必帶正電荷。 （C）離子在C點(diǎn)時(shí)速度最大（D）離子到達(dá)B點(diǎn)后，將沿原曲線返回A點(diǎn)。雖然只要求作出定性判斷，但由于涉及的知識較多，所以需要全面地掌握知識且具有一定的分析綜合能力，才能選出正確的答案。 2．能夠根據(jù)電場力和洛倫茲力的方向判斷出離子帶電的正負(fù)。 4．理解電場力對帶電粒子做正功或負(fù)功的性質(zhì)及其對帶電粒子速度的影響。解題思路： 1．根據(jù)離子運(yùn)動(dòng)的軌跡ABC曲線分析出——離于受到向下的電場力和向右的洛倫茲力。再根據(jù)左手定則判斷，此離子若受到向右的洛倫茲力，則其必須帶正電荷。 3．因?yàn)槁鍌惼澚χ荒芨淖冸x子運(yùn)動(dòng)的方向而不做功，所以只有電場力對此離子做功了，離子由A到C的過程中，電場力對此正離子做正功；由C到B的過程中，電場力對此正離子做負(fù)功，只有當(dāng)正功和負(fù)功相等時(shí)，此離子的速度才能為零（即與初始的靜止?fàn)顟B(tài)相同），由此可知：A點(diǎn)和B點(diǎn)應(yīng)位于同一高度，所以答案（B）也是正確的。 5．最后分析離子到達(dá)B點(diǎn)后的受力情況和運(yùn)動(dòng)趨勢——離子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，并且受到向下的電場力作用應(yīng)向下做加速運(yùn)動(dòng)。 答案：「A、B、C」學(xué)法指要 例題2 如圖7－25所示：一束電子從a孔射入正方形容器內(nèi)的勻強(qiáng)磁場中，其中一部分從孔C飛出，一部分從孔d飛出。從c孔飛出去的電子只繞行了圓弧，若設(shè)正方形容器的邊長為l（即），則從c孔飛出的電子的圓周運(yùn)動(dòng)半徑。從d孔飛出去的電子繞行圓弧，其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑rd=,由此可見rc和rd是不同的。我們在本單元的“拋磚引玉”中導(dǎo)出了帶電粒子的運(yùn)動(dòng)速率與回旋半徑的關(guān)系——，在本題中每個(gè)電子的q和m都是相同的，共同進(jìn)入的勻強(qiáng)磁場的B也是相同的，所以v只與r的大小有關(guān)，在上面已分析出rc和rd是不同的，所以vc和vd也是不同的。我們在本單元的“拋磚引玉”中導(dǎo)出了帶電粒子運(yùn)動(dòng)的周期公式——，由此式可看出周期T與軌道半徑r和運(yùn)動(dòng)速率v無關(guān)，而每個(gè)電子的q和m是相同的，進(jìn)入的勻強(qiáng)磁場的B也是相同的，2π是常數(shù)，因此Tc和Td應(yīng)是相同的。2．電子（負(fù)電荷）由a到c的偏轉(zhuǎn)是電場力做功（正功）的過程，它使電子的動(dòng)能增加。4．電子在磁場中所受的洛倫茲力與電子運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以不做功?！绑w操表演”（解題的過程）：設(shè)電子由a到c電場力做的功為WE；電子由a到d克服電場力做的功為W162。(欲求之動(dòng)能為) ① ②∵c、d兩點(diǎn)的位置對于中線ab是對稱的（題文中的已知條件）∴ W162?！罢磉\(yùn)動(dòng)”（解題后的思考）：1．你對W162。 （2）洛倫茲力的方向既垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，同時(shí)也垂直于電荷運(yùn)動(dòng)的方向。 2．洛倫茲力的大?。唬?）當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)速度v的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直時(shí)，f=qvB。 （3）當(dāng)電荷相對磁場靜止時(shí)，f＝0 （二）帶電粒子的圓周運(yùn)動(dòng) 1．若帶電粒子以一定的速度與磁場方向垂直進(jìn)人勻強(qiáng)磁場，洛倫茲力f充當(dāng)向心力，它一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 （3）運(yùn)動(dòng)周期T=2pmR/v=2pm/qB 帶電粒子的運(yùn)動(dòng)周期跟粒子的質(zhì)荷比m/q句成正比，跟茲感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與粒子運(yùn)動(dòng)的速率和軌道半徑無關(guān)。 B．洛倫茲力的方向總是垂直于電荷速度方向，所以它對電荷永遠(yuǎn)不做功。 D運(yùn)動(dòng)電行在某處不受洛倫茲力，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零。垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，則 A磁場對帶電粒子的作用力是恒力 B．磁場對帶電粒子的作用力不做功 C．帶電粒子的動(dòng)能不變化 D．帶電粒子的動(dòng)量不發(fā)生變化 4．在長直螺線管中，通以交流電，一個(gè)電子沿螺線管的軸線方向以初速度v射入長螺線管中，電子在螺線管中的運(yùn)動(dòng)情況是 A．做勻速直線運(yùn)動(dòng) B. 沿螺線管軸線做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．沿螺線管軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng) D．可能沿螺線管軸線做勻減速運(yùn)動(dòng) 5電子、質(zhì)子、氘核、氚核以相
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