2014高考人教四川专版物理选修3-1课件 第1部分 第三章 第5节 洛伦兹力的应用.ppt

1、第三章第5节理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点二知识点三考向一考向三随堂基础巩固课时跟踪训练考向二返回返回返回1带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用，利用磁场可以控制带电粒子的运动方向，但不能改变带电粒子的速度大小。2回旋加速器由两个D形盒组成，带电粒子在D形盒中做圆周运动，每次在两D形盒之间的窄缝区域被电场加速，加速电场的周期与粒子运动周期相同。返回3质谱仪把比荷不相等的粒子分开，并按比荷顺序的大小排列，故称之为“质谱”。返回返回自学教材 1实例如图351所示为一具有圆形边界、半径为r的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一个初速度大小为v0的带电粒子(m，q)沿该磁场的直径方向从P点

2、射入，在作用下从Q点离开磁场。图351洛伦兹力返回圆心Bv0方向大小返回重点诠释 1电偏转和磁偏转(1)电偏转：利用电场对运动电荷施加电场力作用，从而控制其运动方向。(2)磁偏转：利用磁场对运动电荷施加洛伦兹力作用，从而控制其运动方向。返回2电偏转和磁偏转的对比 分类项目 匀强电场中偏转匀强磁场中偏转偏转条件垂直电场线进入匀强电场(不计重力)垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)受力情况电场力FEq大小、方向都不变洛伦兹力FqvB大小不变，方向随v的方向的改变而改变运动类型类平抛运动匀速圆周运动或其一部分运动轨迹抛物线圆或圆的一部分返回 分类项目 匀强电场中偏转匀强磁场中偏转运动轨迹图求解方法处理

3、偏移y和偏转角要通过类平抛运动的规律求解偏转y和偏转角要结合圆的几何关系通过对圆周运动的讨论求解动能变化动能增大动能不变返回1(2012新泰高二检测)一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着又进入匀强磁场区域。设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行，如图352中的虚线所示。不计带电粒子的重力，在图352所示的几种情况中，可能出现的是 ()图352返回解析：A、C选项中粒子在电场中向下偏转，所以粒子带正电，再进入磁场后，A图中粒子应逆时针转，正确。C图中粒子应顺时针转，错误。同理可以判断B错，D对。答案：AD返回自学教材1比荷带电粒子的电荷量

4、与质量之比，也叫。2质谱仪测定带电粒子的仪器。荷质比荷质比返回 3构造如图353所示，主要由离子源(S1上方，图中未画出)、加速电场(狭缝S1与S2之间的电场)、速度选择器(S2与S3之间的装置)、偏转磁场B2和照相底片等组成。图353返回返回返回 重点诠释返回2(2012温州高二检测)如图354所示，在M、N两极板间有相互正交的匀强电场和匀强磁场，一束离子沿平行于极板方向进入两板间沿直线运动，然后进入磁感应强度为B的偏转磁场内做半径相同的匀速圆周运动，则这束离子必定具有相同的 ()图354返回A速度 B电性C质量D比荷答案：AD返回 1构造(1)核心部分：两个D形盒，中间留有窄缝，装在巨大电

5、磁铁之间的真空容器里，如图355所示。自学教材返回 (2)粒子源：放于窄缝中心附近。(3)磁场：方向垂直于金属盒底面。(4)电场：两盒分别接在周期性变化的交流电源的两极上，窄缝中形成方向可变的加速电场，方向垂直于窄缝。图355返回 2工作原理如图356所示。(1)磁场作用：带电粒子磁场方向射入磁场时，只在洛伦兹力作用下做，其周期与和无关。(2)交变电压的作用：在两D形盒狭缝间产生周期性变化的，使带电粒子每经过一次狭缝加速一次。(3)交变电压的周期(或频率)：与带电粒子在磁场中做圆周运动的周期(或频率)。图356垂直匀速圆周运动半径速率电场相同返回重点诠释返回返回31930年劳伦斯制成了世界上第

6、一台回旋加速器，其原理如图357所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是 ()A离子由加速器的中心附近进入加速器B离子由加速器的边缘进入加速器C离子从磁场中获得能量D离子从电场中获得能量图357返回解析：离子从中心附近进入回旋加速器，通过电场加速做功，在磁场中偏转，最后高速飞出加速器，故A、D正确。答案：AD返回返回 例1 如图358所示，匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的，且宽度相等均为d，电场方向在纸平面内，而磁场方向垂直纸面向里。一带正电粒子从O点以速度v0沿垂直电场方向进入电场，在电场力的作用下发生偏转，从A点离开电场进入磁场，离开电场时带电粒子在

7、电场方向的位移为电场宽度的一半，当粒子从C点穿出磁场时速度方向与进入电场O点时的速度方向一致，(带电粒子重力不计)求：图358返回(1)粒子从C点穿出磁场时的速度v；(2)电场强度E和磁感应强度B的比值E/B；(3)粒子在电、磁场中运动的总时间。审题指导 解答本题时应注意以下两点：(1)粒子在电场中做类平抛运动。(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动。返回返回返回返回 (1)对于带电粒子在电场中做类平抛运动问题，一般从分析沿电场方向的匀加速直线运动和垂直于电场方向的匀速直线运动来解决问题。(2)对于带电粒子在磁场中的匀速圆周运动问题，一般要分析运动轨迹、找圆心、求半径，分析圆心角，列相关方程解决问题

8、。返回图359返回答案：C返回 例2(2012枣庄高二检测)如图3510所示为某种质谱仪的结构示意图。其中加速电场的电压为U，静电分析器中与圆心O1等距各点的电场强度大小相同，方向沿径向指向圆心O1；磁分析器中在以O2为圆心、圆心角为90的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零，重力不计)，经加速返回电场加速后，从M点沿垂直于该点的场强方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧轨迹做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器。而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向

9、射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出，并进入收集器。测量出Q点与圆心O2的距离为d。返回图3510(1)试求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；(2)试求磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向。返回审题指导 解答本题时应注意以下两点：(1)在静电分析器中，电场力提供离子做圆周运动的向心力。(2)在磁分析器中，洛伦兹力提供离子做圆周运动的向心力。返回返回返回质谱仪的原理中包括粒子的加速、力的平衡(速度选择器)、牛顿第二定律和匀速圆周运动等知识，分析粒子的运动过程，建立各运动阶段的模型、理清各运动阶段之间的联系，是解决此类问题的关键。返回如果离子的质量为0.9m

10、，电量仍为q，其他条件不变，那么这个离子射出电场和磁场的位置是否变化，请通过分析和数学推导说明你的结论。返回答案：见解析返回 例3 如图3511所示，回旋加速器D形盒的最大半径为R，匀强磁场垂直穿过D形盒面，两D形盒的间隙为d。一质量为m、带电荷量为q的粒子每经过间隙时都被加速，加速电压大小为U。粒子从静止开始经多次加速，当速度达到v时，粒子从D形盒的边缘处射出。求：图3511返回 (1)磁场的磁感应强度B的大小；(2)带电粒子在磁场中运动的圈数n；(3)粒子在磁场和电场中运动的总时间t。思路点拨 根据洛伦兹力公式可确定磁感应强度，由动能定理可求得电子被加速的次数，进而求出其运动周期，还要注意粒子在电场中运动的时间。返回返回返回返回2一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图3512所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。下列说法正确的是 ()A质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D不需要改变任何量，这个装置也能用于加速粒子图3512返回答案：A返回返回返回