专题二十四带电粒子在磁场中的运动(选修3-1辅导).docVIP

高考物理辅导学案 专题二十四 带电粒子在磁场中的运动 【学习目标】（高考热点----4年4考-----每年必考-----多是计算3/4） 1．理解洛伦兹力的概念及洛伦兹力与安培力的关系； 2．理解带电粒子的v⊥B时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动；会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题； 【自主学习】 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 洛伦兹力作用．（受、不受） 3．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 (2012：全国大纲、广东、北京、2011浙江、2010重庆) 1．若v∥B，带电粒子 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 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 关)； (4)频率：f＝＝ ； (5)角速度：ω＝＝__________. (6)动能： 思考：根据公式T＝，能说T与v成反比吗？ 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：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qU＝____________. 粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做 运动，根据牛顿第二定律得关系式qvB＝_____. 由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷．r＝________，m＝________， ＝____________. ⑶应用：可以测定带电粒子的 和分析 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 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________． ⑶两个特点：①回旋加速器的D形盒，它的作用就是 ，使带电粒子在圆周运动过程中只处在磁场中而不受电场力的干扰，以保证粒子做匀速圆周运动。 ②回旋加速器中所加交变电压的频率与带电粒子做匀速圆周运动的频率 ，即 ⑷说明:①粒子开始运动时，一般忽略初速度，即回旋加速器是加速从静止开始运动的粒子。 ②狭缝很窄，计算粒子在回旋加速器中运动的总时间时，可以忽略粒子在电场中运动的时间。 ③带电粒子在狭缝中运动首尾连接起来是一个初速度为 的 运动。 特别提醒　这两个实例都应用了带电粒子在电场中 ，在磁场中 (匀速圆周运动)的原理. 【考点分析】 考点一 洛伦兹力的方向和大小 1．洛伦兹力方向的特点 (1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都 ，即洛伦兹力的方向总是 于运动电荷的速度方向和磁场方向确定的平面． (2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向 ． 2．洛伦兹力与电场力的比较 洛伦力 电场力 性质 磁场对在其中 电荷的作用力 电场对放入其中电荷的作用力 产生条件 v≠0且v不与B平行 电场中的电荷 受到电场力作用（一定吗） 大小 F＝ (v⊥B) F＝ 力方向与场 方向的关系 一定是F⊥B，F⊥v，与电荷电性无关 正电荷受力与电场方向相 ，负电荷受力与电场方向相 做功情况 任何情况下都