第二课时磁场对运动电荷的作用.pptVIP

三? 带电粒子在有界磁场中的运动 技法讲解 带电粒子在有界磁场中运动的问题,注意下列结论,再借助数学方法分析. 1.刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切,磁场有多个边界时,要同时考虑射出每个边界的条件,以及之间的关系. 第三十页，共五十二页，2022年，8月28日 2.当速度v一定时,弧长(或弦长)越长,圆心角越大,则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长. 3.当速率v变化时,圆心角大的运动时间越长,但运动轨迹不一定越长. 第三十一页，共五十二页，2022年，8月28日 典例剖析 【例3】 如图所示,一足够长的矩形区域abcd内有磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,现从ad边的中点O处,以垂直磁场且跟ad边成30°角的速度方向射入一带电粒子.已知粒子质量为m,带电荷量为q,ad边长为l,不计粒子重力. 第三十二页，共五十二页，2022年，8月28日 (1)若要粒子从ab边上射出,则入射速度v0的范围是多少? (2)粒子在磁场中运动的最长时间为多少? [解析] ①带电粒子在O点所受洛伦兹力方向垂直于v0,即图中OO1方向,所有粒子的轨道圆心均应在直线OO1上. ②因矩形区域abcd足够长,所以当轨道与cd相切时,其半径应是所有从ab上射出的粒子中最大的,对应粒子的速度也最大.设上述切点为M,则该粒子轨道的圆心必在过M且与cd垂直的直线上. 第三十三页，共五十二页，2022年，8月28日 ③设轨道与cd相切的粒子,其轨道半径为R1,由几何关系可得R1sin30°+ 解得R1=l,由公式qvB=mv2/R,得该轨道上粒子速度为④对于从ab射出的?速度最小的粒子,其轨道应与ab相切,设切点为N,圆心为O2,半径为R2,则R2+R2cos60°= 解得R2= 由qvB=mv2/R可得 第三十四页，共五十二页，2022年，8月28日 第三十五页，共五十二页，2022年，8月28日 四? 关于回旋加速器问题 技法讲解 1.回旋加速器在现代物理学中有着不可替代的作用,这就要求学生要充分了解回旋加速器的结构及其工作原理,回旋加速器是带电粒子在电场?磁场中运动的一种具体应用,电场起加速作用,磁场起偏转作用,使得带电粒子在有限的空间范围内可以获得很大的速度,从而获得相应的动能,与圆周运动相比,加速运动的加速时间极短,可以忽略. 第三十六页，共五十二页，2022年，8月28日 2.粒子在加速器中并不是被加速一次,对不同的粒子其被加速的次数不同. 3.要使粒子在加速器中不断被加速,其在磁场内做圆周运动的周期必须等于交流电的周期. 4.不同粒子从加速器中射出时获得动能最大,此时它们做圆周运动半径相同,都等于D形盒的半径R,所以 第三十七页，共五十二页，2022年，8月28日 第*页 第*页 共 52 页 第*页 第*页 共 52 页 第二课时磁场对运动电荷的作用 第一页，共五十二页，2022年，8月28日 第一关:基础关 展望高考 第二页，共五十二页，2022年，8月28日 基础知识 一? 洛伦兹力 知识讲解 (1)定义:运用电荷在磁场中所受的力称为洛伦兹力. (2)大小:f=qvBsinθ,其中θ为v与B的夹角. 第三页，共五十二页，2022年，8月28日 (3)方向:洛伦兹力的方向可用左手定则来判断:伸开左手使大拇指与其余四指垂直且在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,若四指指向正电荷运动的方向,则大拇指所指的方向就是正电荷所受的洛伦兹力的方向.若沿该方向运动的是负电荷,则它所受的洛伦兹力的方向与正电荷恰好相反. (4)特点:由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向,因此,洛伦兹力总是不做功.它只能改变运动电荷的速度方向(即动量的方向),不能改变运动电荷的速度大小(即动能大小). 第四页，共五十二页，2022年，8月28日 活学活用 一个质量m=0.1 g的小滑块,带有q=5×10-4 C的电荷放置在倾角α=30°的光滑斜面(绝缘)上,斜面置于B=0.5 T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图所示,小滑块由静止开始沿斜面滑下,其斜面足够长,小滑块滑至某一位置时,要离开斜面.g取10 m/s2,求: 第五页，共五十二页，2022年，8月28日 (1) 小滑块带何种电荷? (2) 小滑块离开斜面的瞬时速度多大? (3) 该斜面的长度至少多长? 第六页，共五十二页，2022年，8月28日 解析:该题是洛伦兹力与力学知识结合的题目,考查左手定则及平衡条件的应用?洛伦兹力大小计算及洛伦兹力不做功等知识的综合应用. (1) 小滑块在沿斜面下滑过程中,受重力mg、斜面支持力N和洛伦兹力f.若要小滑块离开斜面,洛伦兹力f方向应垂直斜面向上,根据左手定则可知,小滑块应带有负电荷. 第七页，