8.2磁場對運動電荷的作用高三總復(fù)習(xí)選修3-1編輯ppt一、洛倫茲力如圖，長為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為N，每個自由電荷的電荷量為q，定向移動的平均速度為v，垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的磁場中導(dǎo)線中的電流為I＝NqvS.這段導(dǎo)線中含有的運動電荷數(shù)為NLS

（運動電荷在磁場中受到的作用力）導(dǎo)線所受安培力F安＝ILB＝NqvSLB.編輯ppt一、洛倫茲力1．定義：運動電荷在磁場中所受的力．2．大小:(1)v∥B時，F(xiàn)＝0

.(2)v⊥B時，F(xiàn)＝qvB.(3)v與B夾角為θ時，F(xiàn)＝qvBsinθF＝qvBF＝qvBcos60＝(1/2)qvBF＝qvBF＝0編輯ppt3．方向(1)判定方法：左手定則，伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向正電荷運動的方向，那么拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向。(2)方向特點：F⊥B，F(xiàn)⊥v.即F垂直于B、v決定的平面．（3）由于F始終垂直于v的方向，故洛倫茲力永不做功，只改變速度的方向，不改變速度的大小。注意四指應(yīng)指向正電荷運動方向或負電荷運動的反方向．vvFF(注意B和v可以有任意夾角)．編輯ppt②方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進行判斷4．洛倫茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系(1)區(qū)別①洛倫茲力是指單個運動帶電粒子所受的磁場力，而安培力是指通電直導(dǎo)線所受到的磁場力．②洛倫茲力恒不做功，而安培力可以做功(2)聯(lián)系①安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋．編輯ppt5．電場和磁場對電荷作用的區(qū)別如何？洛倫茲力電場力性質(zhì)洛倫茲力是磁場對在其中運動電荷的作用力電場力是電場對放入其中電荷的作用力產(chǎn)生條件磁場中靜止電荷、沿磁場方向運動的電荷將不受洛倫茲力電場中的電荷無論靜止，還是沿任何方向運動都要受到電場力大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE做功電荷在磁場中運動時，磁場力一定不會對電荷做功電荷在電場中運動時，電場力要對運動電荷做功(電荷在等勢面上運動除外)編輯ppt二、帶電粒子在磁場中的運動（不計重力）1．若v∥B，帶電粒子以入射速度v做勻速直線運動2．若v⊥B，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做勻速圓周運動3、基本公式

(1)向心力公式：

(2)軌道半徑公式：(3)周期公式：

.

T與v、r無關(guān)編輯ppt三、帶電粒子在有界勻強磁場中的運動分析1．確定圓心的兩種方法(1)已知入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖甲所示，P為入射點，M為出射點)．(2)已知入射方向和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖乙所示，P為入射點，M為出射點)．編輯ppt用幾何知識(勾股定理、三角函數(shù)等)求出半徑大小．2．半徑的確定3、運動時間的確定偏向角(φ)回旋角(圓心角）α弦切角θφ=α=2θ=ωt.粒子速度的偏向角φ等于回旋角α，并且等于弦切角θ的2倍編輯ppt(1)直線邊界4．帶電粒子在常見有界磁場區(qū)域的運動軌跡

粒子從同一條邊界射入和射出時速度與邊界夾角相等編輯ppt(3)圓形邊界沿徑向射入必沿徑向射出編輯ppt4．帶電粒子在常見有界磁場區(qū)域的運動軌跡(2)平行邊界編輯ppt1．長為L的水平極板間，有垂直紙面向里的勻強磁場，如圖所示，磁感應(yīng)強度為B，板間距離為L，板不帶電．一質(zhì)量為m、電荷量為q帶正電的粒子(不計重力)，從左邊極板間中點處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的方法是(

)A編輯ppt四、帶電粒子在磁場中運動的多解問題1．帶電粒子電性不確定形成多解相同的初速度，正、負粒子在磁場中運動軌跡不同，形成多解帶正電，其軌跡為a，如帶負電，其軌跡為b.編輯ppt2．如圖所示，在第Ⅰ象限內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，一對正、負電子分別以相同速率與x軸成30°角的方向從原點射入磁場，則正、負電子在磁場中運動的時間之比為(

)B編輯ppt2．磁場方向不確定形成多解帶正電粒子以速率v垂直進入勻強磁場，如B垂直紙面向里，其軌跡為a，如B垂直紙面向外，其軌跡為b.編輯ppt3．臨界狀態(tài)不唯一形成多解帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場時，由于粒子運動軌跡是圓弧狀，因此，它可能穿過去了，也可能轉(zhuǎn)180°從入射界面這邊反向飛出，于是形成了多解．編輯ppt4．運動的周期性形成多解帶電粒子在部分是電場，部分是磁場的空間運動時，運動往往具有往復(fù)性，從而形成多解．如圖所示．負電荷編輯ppt五、回旋加速器1、構(gòu)造：D1、D2是半圓金屬盒，D形盒的縫隙處接交流電源．D形盒處于勻強磁場中．2、原理：利用電場給帶電粒子加速，利用磁場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)（磁場不能使帶電粒子加速）（1）交變電流的周期和粒子做圓周運動的周期相等（2）最大動能僅由D型盒半徑?jīng)Q定編輯ppt(3)加速總次數(shù)：

加速電壓的高低只影響帶電粒子加速的總次數(shù)，不影響加速的最大動能回旋周數(shù)編輯ppt(4)運行時間：(5)因為相對論效應(yīng)，不能無限制加速編輯ppt六．質(zhì)譜儀1、構(gòu)造：由粒子源、加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場和照相底片等組成．2.加速3.偏轉(zhuǎn)4.應(yīng)用可以準(zhǔn)確的算出各種元素原子量已知帶電粒子的電荷量可以算出其質(zhì)量在譜線上標(biāo)出的數(shù)字是同位素的質(zhì)量數(shù)編輯ppt【答案】m=qd2B2/(8U)例2、如圖所示是測量帶電粒子質(zhì)量的儀器的工作原理示意圖。設(shè)法使某有機化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖示的容器A中，使它受到電子束轟擊，失去一個電子成為正一價的分子離子。分子離子從狹縫S1以很小的速度進入電壓為U的加速電場區(qū)(初速度不計)，加速后，再通過狹縫S2、S3射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，方向垂直于磁場區(qū)的界面PQ，最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面且平行于狹縫S3的細線。若測得細線到狹縫S3的距離為d，導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量m的表達式。編輯ppt1、[2010·深圳模擬]如圖所示，電子槍射出的電子束進入示波管，在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管中的電子束將(

)A.向上偏轉(zhuǎn)B.向下偏轉(zhuǎn)C.向紙外偏轉(zhuǎn)D.向紙里偏轉(zhuǎn)

A編輯pptB編輯pptC編輯pptB編輯pptB編輯ppt6、在真空中，半徑r=3×10-2m的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強磁場，方向如圖所示，磁感應(yīng)強度B=0.2T，一個帶正電的粒子，以初速度v=106m/s從磁場邊界上直徑ab的一端a射入磁場，已知該粒子的比荷q/m=108C/kg，不計粒子重力。求：(1)粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑是多少？(2)若要使粒子飛離磁場時有最大偏轉(zhuǎn)角，求入射時v方向與ab的夾角θ及粒子的最大偏轉(zhuǎn)角β。【答案】(1)5×10-2m(2)37°74°編輯ppt7、如圖所示，一足夠長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場。現(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊的中心O處，垂直磁場射入一速度方向與ad邊夾角為30°，大小為v0的帶正電的粒子。已知粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，ad邊長為l，重力影響不計。(1)試求粒子能從ab邊射出磁場的v0的范圍；(2)在滿足粒子從ab邊射出磁場的條件下，粒子在磁場中運動的最長時間是多少？【答案】(1)qBl/(3m)<v0<qBl/m(2)4πm/(3qB)編輯ppt【答案】(1)qBdsinφ/m

(2)qB2dsin3φcosφ/m8、(08年高考寧夏卷理綜21,17分)如圖所示，在xOy平面的第一象限有一勻強電場，電場的方向平行于y軸向下；在x軸和第四象限的射線OC之間有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向垂直于紙面向外。有一質(zhì)量為m，帶有電荷量+q的質(zhì)點由電場左側(cè)平行于x軸射入電場。質(zhì)點到達x軸上A點時，速度方向與x軸的夾角為φ，A點與原點O的距離為d。接著，質(zhì)點進入磁場，并垂直于OC飛離磁場，不計重力影響。若OC與x軸的夾角為φ時，求：(1)粒子在磁場中運動速度的大小；(2)勻強電場的場強大小。編輯ppt9、一勻強磁場，磁場方向垂直于xOy平面，在xOy平面上磁場分布在以O(shè)為中心的一個圓形區(qū)域內(nèi)．一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由原點O開始運動．初速度為v.方向沿x軸正方向，后來粒子經(jīng)過y軸上的P點，此時速度方向與y軸的夾角為30°，P到O的距離為L，如右圖所示．不計重力的影響，求磁場的磁感應(yīng)強度B的大小和xOy平面上磁場區(qū)域的半徑R.編輯ppt10、兩個寬度為d的有界磁場區(qū)域磁感應(yīng)強度都為B，方向如圖所示，不考慮左右磁場相互影響且有理想邊界．一帶電質(zhì)點質(zhì)量為m，電量為q的正電荷，以一定的初速度v0從邊界外側(cè)垂直磁場方向射入磁場，入射方向與CD成θ角．若帶電質(zhì)點經(jīng)過兩磁場區(qū)域后又以與初速度方向相同的速度出射．求初速度的最小值以及經(jīng)過磁場區(qū)域的最長時間．(重力不計)編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt4、如圖所示，矩形MNPQ區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強磁場，有5個帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場邊界進入磁場，在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，運動軌跡為相應(yīng)的圓弧．這些粒子的質(zhì)量、電荷量以及速度大小如下表所示.粒子編號質(zhì)量電荷量(q＞0)速度大小1m2qv22m2q2v33m－3q3v42m2q3v52m－qv由以上信息可知，從圖中a、b、c處進入的粒子對應(yīng)表中的編號分別為(

)A．3、5、4

B．4、2、5

C．5、3、2

D．2、4、5D編輯ppt編輯ppt9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2022/12/212022/12/212022/12/2112/21/20226:33:54PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2022/12/212022/12/212022/12/21Dec-2221-Dec-2212、故人江海別，幾度隔山川。。2022/12/212022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202213、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。21十二月20222022/12/212022/12/212022/12/2115、比不了得就不比，得不到的就不要。。。十二月222022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202216、行動出成果，工作出財富。。2022/12/212022/12/2121December202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/219、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2022/12/212022/12/212022/12/2112/21/20226:33:54PM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。。2022/12/212022/12/212022/12/21Dec-2221-Dec-2212、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2022/12/212022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202214、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。21十二月20222022/12/212022/12/212022/12/2115、楚塞三湘接，荊門九派通。。。十二月222022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202216、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2022/12/212022/12/2121December202217、空山新雨后，天氣晚來秋。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/219、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202210、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2022/12/212022/12/212022/12/2112/21/20226:33:54PM1