高二物理洛伦兹力应用

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1、第3节　洛伦兹力的作用课标定位学习目标：1.知道洛伦兹力对运动电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小．2．会用公式F＝Bqv推导带电粒子做匀速圆周运动的半径、周期公式，并能解决有关问题．3．知道回旋加速器、质谱仪的基本构造、原理及基本用途．重点难点：1.带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动．2．带电粒子在匀强磁场中运动问题的分析方法．核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第3节　洛伦兹力的作用课前自主学案课前自主学案一、带电粒子在磁场中的运动1．带电粒子在磁场中运动情况的推测：垂直射入匀强磁场中的运动电荷受到的洛伦兹

2、力不仅与磁感应强度方向垂直，而且跟速度方向垂直．这就表明，洛伦兹力不对粒子做功，它不改变粒子的________，只改变速度的______．由此推测：运动电荷垂直射入磁场后，在磁场中可能做匀速圆周运动．速率方向2．实验探究结果：当运动电荷垂直射入匀强磁场后，该运动电荷受洛伦兹力作用而做__________运动．3．圆周运动的半径和周期：带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时，轨道半径与粒子的运动速率成_____比，与粒子的质量成____比，与电荷量和磁感应强度成_____比；而带电粒子的运动周期与轨道半径和运动速率___关，而是

3、与_____成正比，与_________________成反比．半径公式为：匀速圆周正正反无质量电荷量和磁感应强度www.3edu.net完全免费,无需注册,天天更新！图6－3－1高频交流反质量核心要点突破(2)分析方法：画轨迹，找圆心，求半径，定圆心角．①确定圆心的两种方法．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6－3－2甲所示，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

4、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6－3－2乙所示，P为入射点，M为出射点)．图6－3－2②运动半径大小的确定一般先作入射点、出射点对应的半径，并作出相应的辅助三角形，然后利用三角函数求解出半径的大小．③运动时间的确定图6－3－3b．某段圆弧所对应的圆心角是这段圆弧弦切角的二倍，即α＝2θ.特别提醒：分析方法三步曲：(1)画轨迹：可确定圆心求出半径．(2)找联系：r与B、v，θ与t，t与T的联系．(3)用规律：牛顿第二定律及r、T的公式．即时应用(即时突破，小试牛刀)1．如图6－3－4所

5、示，图6－3－4一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是________，穿透磁场的时间是________．答案：2dBe/vπd/(3v)即时应用(即时突破，小试牛刀)2.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图6－3－6所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙．下列说法正确的是()①离子由加速器的中心附近进入加速器②离子由加速器的边缘进入加速器③离子从磁场中获得能量④离子从电场中获得能

6、量图6－3－6A．①③B．①④C．②③D．②④解析：选B.回旋加速器对离子加速时，离子是由加速器的中心附近进入加速器的，故①正确，②错误；离子在磁场中运动时，洛伦兹力不做功，所以离子的能量不变，故③错误；D形盒D1、D2之间存在交变电场，当离子通过交变电场时，电场力对离子做正功，离子的能量增加，所以离子的能量是从电场中获得的，④正确；选项B正确．如图6－3－7所示，课堂互动讲练带电粒子在有界磁场中的运动例1图6－3－7分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．电荷量为q、质量为m的带正电的粒

7、子从磁场边缘a点沿圆的半径aO方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角．试求：(1)粒子做圆周运动的半径；(2)粒子的入射速度；(3)粒子在磁场中运动的时间．【精讲精析】(1)设带正电的粒子从磁场区域射出点为c，射出方向的反向延长线与入射方向的直径交点为O，如图6－3－8.粒子在磁场区域中运动的轨迹ac是一段圆弧，它的圆心O′一定位于过入射点a且与入射方向垂直的直线上．由于粒子射出磁场的方向必沿圆弧ac在c点的切线，故连线O′c必垂直于连线Oc.图6－3－8【方法总结】带电粒子的匀速圆周运动的求解关键是通过入、出磁

8、场两点速度方向画出匀速圆周运动的轨迹，利用几何知识确定圆心及相应的半径，从而找到圆弧所对应的圆心角，根据圆心角和圆周角的关系确定带电粒子在磁场中的运动时间．回旋加速器是用于加速带电粒子流，使之获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间狭缝中形成匀强电场，使粒子每穿过