20xx滬科版高中物理選修3-155探究洛倫茲力-閱讀頁
2024-12-07 09:23本頁面
【正文】 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，軌道半徑跟運(yùn)動(dòng)速率成正比． ( 4) 由公式 T ＝2π mqB知，在勻強(qiáng)磁場中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，周期跟軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率均無關(guān)，而與比荷qm成反比． ( 2020 汕頭高二檢測 ) 如圖 5 － 5 － 6 所示，一束電子( 電荷量為 e ) 以速度 v 垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B ，寬度為 d 的勻強(qiáng)電場中，穿過磁場時(shí)速度方向與電子原來入射方向的夾角是 30176。 ＝π6， OB 即為半徑，由幾何關(guān)系知： R ＝ds in θ ＝ 2 d ，由半徑公式 R ＝m vBq 得： m ＝B qRv＝2 B e dv 帶電粒子通過 AB 弧所用的時(shí)間，即穿過磁場的時(shí)間為： t ＝θ2π T ＝112 T ＝1122π mBe＝π m6 Be＝π d3 v. 【答案】 2 B e dv π d3 v 【備選例題】 ( 教師用書獨(dú)具 ) 一寬為 L 的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B ，如圖教 5 －5 － 2 所示，一質(zhì)量為 m 、電荷量為－ q 的粒子以某一速度 ( 方向如圖所示 ) 射入磁場．若不使粒子從右邊界飛出，則其最大速度應(yīng)為多大？ ( 不計(jì)粒子重力 ) 圖教 5 － 5 － 2 【解析】 要使粒子不從右邊界飛出，則當(dāng)速度達(dá)到最大時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)與磁場右邊界相切，由幾何知識(shí)可知半徑 r滿足 r ＋ r c os θ ＝ L 解得 r ＝L1 ＋ c os θ 由于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，故有 Bq v ＝ mv2r 解得 v ＝B qrm＝B qLm ? 1 ＋ c os θ ?. 【答案】 B qLm ? 1 ＋ c os θ ? 綜合解題方略 —— 帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的臨界問題 ( 201 3 杭州高二檢測 ) 兩個(gè)粒子，帶電荷量相等，在同一勻強(qiáng)磁場中只受磁場力做勻速圓周運(yùn)動(dòng) ( ) A ．若速度相等，則半徑必相等 B ．若質(zhì)量相等，則周期必 相等 C ．若質(zhì)量和速度乘積大小相等，則半徑必相等 D ．若動(dòng)能相等，則周期必相等 【解析】 帶電粒子在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 r ＝m vqB，周期 T ＝2π mqB，題中條件 q 、 B 為定值，則 m v 大小相等時(shí)半徑必相等，質(zhì)量相等時(shí)周期必相等． 【答案】 BC 4 ．如圖 5 － 5 － 9 所示，帶負(fù)電的粒子以速度 v 從粒子源P 處射出，若圖中勻強(qiáng)磁場范圍足夠大 ( 方向垂直紙面 ) ，則帶電粒子的可能軌跡是 ( ) 圖 5 － 5 － 9 A ． a B ． b C ． c D ． d 【解析】 粒子的出射方向必定與它的運(yùn)動(dòng)軌跡相切，故軌跡 a 、 c 均不可能，正確答案為 B 、 D. 【答案】 BD 5 ．一初速度為零的質(zhì)子 ( 質(zhì)量 m ＝ 10－ 27 k g ，電荷量 q ＝ 10－ 19 C ) ，經(jīng)過電壓為 1 880 V 的電場加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為 10－ 4 T 的勻強(qiáng)磁場中，質(zhì)子所受的洛倫茲力為多大？ 【解析】 在加速電場中，由動(dòng)能定理 qU ＝12m v2得， 質(zhì)子獲得的速率 v ＝2 Uqm≈ 105 m /s ， 質(zhì)子受到的洛倫茲力 F 洛 ＝ Bq v ＝ 10－ 17 N . 【答案】 4 .8 10 － 17 N
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1