磁场对运动电荷的作用讲义+练习(洛伦兹力).docVIP

磁场对运动电荷的作用---洛伦兹力 一、洛伦兹力的大小和方向 1．洛伦兹力的定义：磁场对____________的作用力． 2．洛伦兹力的大小 F＝____________，θ为v与B的夹角．如图2所示． (1)当v∥B时，θ＝0°或180°，洛伦兹力F＝______. (2)当v⊥B时，θ＝90°，洛伦兹力F＝________. (3)静止电荷不受洛伦兹力作用．图2．洛伦兹力的方向 (1)左手定则 (2)方向特点：F垂直于________决定的平面，即F始终与速度方向垂直，故洛伦兹力__________．二、带电粒子在匀强磁场中的运动 1．若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做____________运动． 2．若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做____________运动． (1)向心力由洛伦兹力提供：qvB＝__________＝__________；(2)轨道半径公式：R＝； (3)周期：T＝＝(周期T与速度v、轨道半径R无关)； 分析方法：找圆心、求半径、确定转过的圆心角的大小是解决这类问题的前提，确定轨道半径和给定的几何量之间的关系是解题的基础，有时需要建立运动时间t和转过的圆心角α之间的关系作为辅助． (1)圆心的确定①基本思路：与速度方向垂直的直线和图中弦的中垂线一定过圆心． ②两种情形a．已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图所示，图中P为入射点，M为出射点)． b．已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图所示，图中P为入射点，M为出射点)．(2)半径的确定用几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小． (3)运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间为：t＝T(或t＝T)． ．规律总结带电粒子在不同边界磁场中的运动 (1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图) (2)平行边界(存在临界条件，如图) (3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图) 三、带电粒子在匀强磁场中运动的应用1．质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、、）和照相底片等构成． (2)原理： qU＝_______磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，2．回旋加速器 (1)构造：如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接电源．D形盒处于匀强磁场中． (2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速．由qvB＝，得Ekm＝________，可见粒子获得的最大动能由___和D形盒____ 决定，与加速电压______． 粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动，由此可知，质子的动能E1和粒子的动能E2之比E1：E2等于（ ） A、4：1 B、1：1 C、1：2 D2：1 3、带电粒子以相同的速度分别垂直进入匀强电场和匀强磁场时，它将（ ） A、在匀强电场中做匀速圆周运动 B、在匀强磁场中做变加速曲线运动 C、在匀强电场中做抛物线运动 D、在匀强磁场中做抛物线运动 4、把摆球带电的单摆置于匀强磁场中，如图所示，当带电摆球最初两次经过最低点时，相同的量是（ ） A、小球受到的洛仑兹力 B、摆线的拉力 C、小球的动能 D、小球的加速度 5、如图所示ab是一段弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向如图所示，有一束粒子对准a端射入弯管，粒子有不同质量，不同速度，但都是二价正离子，下列说法中正确的是（ ） A、只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 B、只有质量一定的粒子可以沿中心线通过弯管 C、只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 D、只有动能一定的粒子可以沿中心线通过弯管 6、如图所示，比荷为e/m的电子从左侧垂直于界面、垂直于磁场射入宽度为d、磁感受应强度为B的匀强磁场区域，要从右侧面穿出这个磁场区域，电子的速度至少应为（ ） A、2Bed/m B、Bed/m C、Bed/(2m) D、Bed/m 二、填空题： 7、边长为a的正方形处于有界磁场中，如图所示。一束电子以速度v0水平射入磁场后，分别从A处和C处射出，则VA:VC= ，所经历的时间之比tA:tB= 8、一初速度为零的带电粒子，经电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中，已知