选修3-1：8.2磁场对运动电荷的作用【2015《物理复习方略》一轮复习课件沪科版】

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1、第 2 讲磁场对运动电荷的作用知识点知识点1 1 洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力、洛伦兹力的方向 洛伦兹力公式洛伦兹力公式【思维激活【思维激活1 1】如图是云室拍摄的带电如图是云室拍摄的带电粒子的照片粒子的照片, ,云室中加了垂直于照片向云室中加了垂直于照片向外的匀强磁场外的匀强磁场, ,图中图中OaOa、ObOb、OcOc、OdOd是是从从O O点发出的四种粒子的径迹点发出的四种粒子的径迹, ,下列说法下列说法中正确的是中正确的是( () )A.A.四种粒子都带正电四种粒子都带正电B.B.四种粒子都带负电四种粒子都带负电C.C.打到打到a a、b b点的粒子带正电点的粒子带正电 D.D.打

2、到打到c c、d d点的粒子带正电点的粒子带正电【解析【解析】选选D D。由左手定则知，打到。由左手定则知，打到a a、b b点的粒子带负电，打点的粒子带负电，打到到c c、d d点的粒子带正电，点的粒子带正电，D D正确。正确。【知识梳理【知识梳理】1.1.洛伦兹力的方向：洛伦兹力的方向：(1)(1)判断方法：左手定则。判断方法：左手定则。磁感线从磁感线从_进入进入; ;四指指向四指指向_的方向的方向; ;拇指指向拇指指向_的方向。的方向。(2)(2)方向特点：方向特点：FB,FvFB,Fv, ,即即F F垂直于垂直于_决定的平面。决定的平面。( (注意：注意：B B和和v v不一定垂直不一

3、定垂直) )掌心掌心正电荷运动正电荷运动正电荷所受洛伦兹力正电荷所受洛伦兹力B B和和v v2.2.洛伦兹力的大小：洛伦兹力的大小：F=_,F=_,为为v v与与B B的夹角。的夹角。(1)vB(1)vB时时,=0,=0或或180180, ,洛伦兹力洛伦兹力F=_F=_。(2)vB(2)vB时时,=90,=90, ,洛伦兹力洛伦兹力F=_F=_。(3)v =0(3)v =0时时, ,洛伦兹力洛伦兹力F=_F=_。qvBsinqvBsin0 0qvBqvB0 0知识点知识点2 2 带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动【思维激活【思维激活2 2】( (多选多选) )如图所示如图所示

4、, ,圆形区域内有垂直纸面向里的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场匀强磁场, ,磁感应强度为磁感应强度为B,B,一带电粒子一带电粒子( (不计重力不计重力) )以某一初速以某一初速度沿圆的直径方向射入磁场度沿圆的直径方向射入磁场, ,粒子穿过此区域的时间为粒子穿过此区域的时间为t,t,粒子粒子飞出此区域时速度方向偏转角为飞出此区域时速度方向偏转角为6060, ,根据以上条件可求下列根据以上条件可求下列物理量中的物理量中的( () )A.A.带电粒子的比荷带电粒子的比荷B.B.带电粒子的初速度带电粒子的初速度C.C.带电粒子在磁场中运动的周期带电粒子在磁场中运动的周期D.D.带电粒子在磁场中运动

5、的半径带电粒子在磁场中运动的半径【解析】【解析】选选A A、C C。由。由t= t= 和和T= T= 可知，根据题中已知条可知，根据题中已知条件可以求出带电粒子运动的周期，再将周期代入周期公式可以件可以求出带电粒子运动的周期，再将周期代入周期公式可以求出带电粒子的比荷，求出带电粒子的比荷，A A、C C正确；由于不知磁场区域半径，无正确；由于不知磁场区域半径，无法求出粒子运动半径和运动速度，法求出粒子运动半径和运动速度，B B、D D错。错。T22 mqB【知识梳理【知识梳理】1.1.洛伦兹力的特点：洛伦兹力不改变带电粒子速度的洛伦兹力的特点：洛伦兹力不改变带电粒子速度的_,_,或者说或者说,

6、 ,洛伦兹力对带电粒子不做功。洛伦兹力对带电粒子不做功。2.2.粒子的运动性质：粒子的运动性质：(1)(1)若若v v0 0B,B,则粒子不受洛伦兹力则粒子不受洛伦兹力, ,在磁场中做在磁场中做_。(2)(2)若若v v0 0B,B,则带电粒子在匀强磁场中做则带电粒子在匀强磁场中做_。大小大小匀速直线运动匀速直线运动匀速圆周运动匀速圆周运动3.3.半径和周期公式：半径和周期公式：(1)(1)由由F F洛洛=F=F向向得得qvBqvB=_=_，所以，所以r=_r=_。(2)(2)由由v= v= 得得T=_T=_。(3)(3)关系式：关系式：f=f=2vmrmvqB2 rT2 mqB1qB2qBT

7、2 mTm，。知识点知识点3 3 质谱仪和回旋加速器质谱仪和回旋加速器【思维激活【思维激活3 3】( (多选多选)1930)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器加速器, ,其原理如图所示。这台加速器由两个铜质其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D D形盒形盒D D1 1、D D2 2构成构成, ,其间留有空隙其间留有空隙, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () )A.A.离子由加速器的中心附近进入加速器离子由加速器的中心附近进入加速器B.B.离子由加速器的边缘进入加速器离子由加速器的边缘进入加速器C.C.离子从磁场中获得能量离子从磁场中获得能量D.D

8、.离子从电场中获得能量离子从电场中获得能量【解析【解析】选选A A、D D。回旋加速器的两个。回旋加速器的两个D D形盒间的空隙分布着周形盒间的空隙分布着周期性变化的电场，不断地对离子加速使其获得能量；而期性变化的电场，不断地对离子加速使其获得能量；而D D形盒形盒处分布有恒定不变的磁场，具有一定速度的带电离子在处分布有恒定不变的磁场，具有一定速度的带电离子在D D形盒形盒内受到洛伦兹力提供的向心力而做圆周运动；洛伦兹力不做功，内受到洛伦兹力提供的向心力而做圆周运动；洛伦兹力不做功，故不能使离子获得能量；离子源在回旋加速器的中心附近，所故不能使离子获得能量；离子源在回旋加速器的中心附近，所以正

9、确选项为以正确选项为A A、D D。【知识梳理【知识梳理】1.1.质谱仪：质谱仪：(1)(1)构造：由粒子源、构造：由粒子源、_、_和照相底片等构和照相底片等构成。成。(2)(2)原理。原理。电场中加速：根据动能定理电场中加速：根据动能定理qUqU=_=_。磁场中偏转：粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转磁场中偏转：粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转, ,做匀做匀速圆周运动速圆周运动, ,根据牛顿第二定律得关系式根据牛顿第二定律得关系式qvBqvB=_=_。加速电场加速电场偏转磁场偏转磁场21mv22vmr2.2.回旋加速器：回旋加速器：(1)(1)构造：如图所示构造：如图所示,D,D1 1、D D

10、2 2是半圆金属盒是半圆金属盒, ,D D形盒的缝隙处接形盒的缝隙处接_电源。电源。D D形盒处于匀形盒处于匀强磁场中。强磁场中。(2)(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期的周期_,_,粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过D D形形盒缝隙盒缝隙, ,两盒间的电场强度方向周期性地发生变化两盒间的电场强度方向周期性地发生变化, ,粒子就会被粒子就会被一次一次地加速。一次一次地加速。交流交流相等相等【微点拨【微点拨】1.1.对洛伦兹力的三点提醒：对洛伦兹力的三点提醒：(1)(1)带电粒子在磁场中不一定受洛伦兹力的作用

11、。带电粒子在磁场中不一定受洛伦兹力的作用。(2)(2)在任何情况下在任何情况下, ,洛伦兹力一定与速度垂直洛伦兹力一定与速度垂直, ,一定不做功。一定不做功。(3)(3)根据公式根据公式F=qvBsinF=qvBsin知洛伦兹力的大小由知洛伦兹力的大小由q q、v v、B B、四个四个因素共同决定。因素共同决定。2.2.带电粒子在匀强磁场中运动时的两个易错点：带电粒子在匀强磁场中运动时的两个易错点：(1)(1)由由T= T= 知，知，T T与与v v无关，不能由无关，不能由T= T= 得出得出T T与与v v成反比，成反比，因因v v变时，变时，r r也在变。也在变。(2)(2)由由t= t=