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课题：磁场对运动电荷的作用 3．洛伦兹力与电场力的比较 例1． (2009·广东理基)带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是(　 　) A．洛伦兹力对带电粒子做功 B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C．洛伦兹力的大小与速度无关 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 例3：如图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.10 T，磁场区域半径r＝ m，左侧区圆心为O1，磁场向里，右侧区圆心为O2，磁场向外．两区域切点为C.今有质量m＝3.2×10－26 kg.带电荷量q＝1.6×10－19 C的某种离子，从左侧区边缘的A点以速度v＝106 m/s正对O1的方向垂直磁场射入，它将穿越C点后再从右侧区穿出．求： (1)该离子通过两磁场区域所用的时间． (2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大？(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离) 解：(1)离子在磁场中做匀速圆周运动，在左右两区域的运动轨迹是对称的，如下图，设轨迹半径为R，圆周运动的周期为T. 由牛顿第二定律qvB＝ ① 又：T＝ ② 联立①②得：R＝ ③ T＝ ④ 将已知代入③得R＝2 m ⑤ 由轨迹图知：tan θ＝ ，则θ＝30° 则全段轨迹运动时间：t＝ ⑥ 联立④⑥并代入已知得： t＝ s= ×10－6 s ＝4.19×10－6 s (2)在图中过O2向AO1作垂线，联立轨迹对称关系侧移总距离d＝2rsin 2θ＝2 m. 当堂检测参考答案 1．真空中两根长直金属导线平行放置，其中一根导线中通有恒定电流．在两导线所确定的平面内，一电子从P点运动的轨迹的一部分如图中的曲线PQ所示，则一定是 A．ab导线中通有从a到b方向的电流 B．ab导线中通有从b到a方向的电流 C．cd导线中通有从c到d方向的电流 D．cd导线中通有从d到c方向的电流 2．(全国高考)如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示．现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则 A．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0 B．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0 C．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0 D．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0 为什么带电粒子经回旋加速器加速后的最终能量与加速电压无关？ 　 解析：加速电压越高，带电粒子每次加速的动能增量越大，回旋半径也增加越多，导致带电粒子在D形盒中的回旋次数越少；反之，加速电压越低，粒子在D形盒中回旋的次数越多，可见加速电压的高低只影响带电粒子加速的总次数，并不影响引出时的速度和相应的动能，当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，由r=mv/qB得v= rqB/m，若D形盒的半径为R，则带电粒子的最终动能： 4. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示，它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，在两盒间的窄缝中形成交变电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速．两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出，如果用同一回旋加速器分别加速氚核(H)和α粒子(He)，比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，可知 A．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小 B．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大 C．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小 D．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大 * * * 第三课时　磁场对运动电荷的作用 ⑴v∥B时，洛伦兹力F＝0 (θ＝0°或180°) ⑵v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB (θ＝90°) ⑶一般角度时，可认为Bsin θ为垂直于速度方向上的分量，也可认为vsinθ为垂直于磁场方向上的分量． 洛伦兹力的大小和方向 1、定义：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力． 2、洛伦兹力的大小：F＝qvBsinθ，θ为v与B的夹角． ⑴判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向． ⑵方向特点：F⊥B，F⊥v.即F垂直于B和v决定的平面．(注意B和v可以有任意夹角)