物理选修3-1第三章：磁场—3.5《洛伦兹力》范例.ppt

（二）、回旋加速器 1、作用：产生高速运动的粒子 2、原理 1）、两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。 2）、交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期。 3）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。 已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度大小为B，D形盒的半径为r.今将质量为m、电量为q的质子从间隙中心处由静止释放，求粒子在加速器内加速后所能达到的最大速度表达式. 3、注意 1、带电粒子在匀强磁场中的运动周期 跟运动速率和轨道半径无关，对于一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的。 2、交变电场的往复变化周期和粒子的运动周期T相同，这样就可以保证粒子在每次经过交变电场时都被加速。 如图所示，假设极板间距离为d，磁感应强度为B，正负离子电量为e，射入速度为v，外接电阻为R。则 （1）图中哪个板是正极板？ （2）发动机的电动势为多大？ qvB=qE=qU/d U=Bdv 等离子束 N S R a b （三）、磁流体发动机 如图所示，电磁流量计的主要部件是柱状非磁性管，该管横截面积是边长为d的正方形，管内有导电液体水平方向流动，在垂直于液体流动的方向上加一个水平指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B，现测得液体上下表面a,b两点间的电势差为U，求管内导电液体的流量Q（流量是指流过该管液体体积与时间的比值） 相当于长为d的一段导体切割磁感线 产生感应电势差U=Bdv,v为流速 流量Q=d*d*v=Ud/B B d ? a b ? （四）、电磁流量计 1、回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求： （1） 粒子的回转周期是多大？Bqv=mv^2/r,得r=mv/Bq回旋周期 T=2πr/v=2πm/Bq （2）高频电极的周期为多大？ 高额电极的电场变化的周期等于回旋周期（粒子每次都能赶上最大电压加速）, T电=T=2πm/Bq （3） 粒子的最大动能是多大？ 粒子射出回旋加速度时动能最大,此时回旋半径r=R。故qvB=mv2r 动能Ek=mv2/2=q2B2r2/2m （4） 粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比 (5)设D形盒的电压为U,盒间距离为d,求加速到最大动能所需时间 （4） 粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比 (5)设D形盒的电压为U,盒间距离为d,求加速到最大动能所需时间 d B e θ v 2、如图所示，一束电子（电量为e)以速度V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场，穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300。求 : (1) 电子的质量m=? (2) 电子在磁场中的运动时间t=? 3、如图所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀强磁场，方向垂直圆所在平面向里．一带负电的质量为m电量为q粒子，从A点沿半径AO的方向射入，并从C点射出磁场．∠AOC＝120o．则此粒子在磁场中运行的时间t＝__________． (不计重力)． A B R v v O 120° C 4、如图所示，在直线MN的右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直向里。电子(电量e、质量m)以速度v从MN上的孔A，垂直于MN方向射入匀强磁场，途经P点，并最终打在MN上的C点、已知AP连线与速度方向的夹角为θ，不计重力。求 （1）A、C之间的距离 （2）从A运动到P点所用的时间。 A N M P v θ 5、如图所示，一带正电粒子质量为m，带电量为q，从隔板ab上一个小孔P处与隔板成45°角垂直于磁感线射入磁感应强度为B的匀强磁场区，粒子初速度大小为v，则 (1)粒子经过多长时间再次到达隔板？ (2)到达点与P点相距多远？ （不计粒子的重力） a b P v 6、长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁场强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁场以速度v平行极板射入磁场，欲使粒子打在极板上，则粒子入射速度v应满足什么条件？ +q m v L L B * * 3.5《研究洛伦兹力》 知识点掌握 一、洛伦兹力的方向 二、洛伦兹力的大小 三、电视机显像管的工作原理 四、电场力与洛伦兹力的比较 五、带电粒子在磁场中运动问题分析 六、在洛伦兹力作用下带电体受力情况的动态分析 七、速度选择器 八、带电粒子在匀强磁场中的运动 复习回顾 方向： I B I B 运用左手定则判断安培力的方向 安培力: 1、磁场对通电导线的作用力 θ为B和I 之间的夹角 大小： F F 左手定则 为什么磁场对通电导线有作用力？ 2、通电导线中的电流是怎样形成的呢? 【思考