高二物理第三章 第五节 第六节人教实验版知识精讲.doc

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1、高二物理第三章第五节第六节人教实验版【本讲教育信息】一.教学内容：第三章磁场第五节磁场对运动电荷的作用第六节带电粒子在磁场中的运动二.重点、难点解析：1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向2.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算3.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动4.综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题三.知识内容：磁场对运动电荷的作用1.洛伦兹力的方向和大小（1）洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力。通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现。（2）洛伦兹力方向的判断——左手定则伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入

2、磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向；若四指指向是电荷运动的反方向，那么拇指所指的正方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。（3）洛伦兹力的大小洛伦兹力的计算公式：（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（v⊥B）F=qvB（2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时F=qvBsinθ上两式各量的单位：F为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s），B为特斯拉（T）2.显像管的工作原理（1）原理：应用电子束磁偏转的道理（2）构造：由电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等组成带电粒子在匀强磁场中的运动1.带电粒子在匀强磁场中的

3、运动（1）运动轨迹：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功。（2）轨道半径和周期①轨道半径r=②周期T=2πm/qB说明：①轨道半径和粒子的运动速率成正比。②带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径和运动速率无关。（3）质谱仪①质谱仪的结构：质谱仪由静电加速极、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成②质谱仪的工作原理：电荷量相同而质量有微小差别的粒子，它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫质谱线，每一条对应于一定的质量，从谱线的位置可以知道圆周的半径r，如果再已

4、知带电粒子的电荷量q，就可算出它的质量。③同位素：质子数相同而质量数不同的原子互称为同位素。④质谱仪最初设计者：质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计。⑤质谱仪的主要用途：质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。2.回旋加速器（1）直线加速器①加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电的粒子动能增加，即qU=ΔEk②直线加速器的多级加速：带电粒子经N级的电场加速后增加的动能，ΔEk=q（U1+U2+U3+U4+…Un）③直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制。（2）回旋加速器①由美国物理学家劳伦斯于1932年发明。②核

5、心部件为两个D形盒（加匀强磁场）和其间的夹缝（加交变电场）③加速原理：如果其他因素（q、m、B）不变，则当速率v加大时，由r=mv/qB得知圆运动半径将与v成正比例地增大，因而圆运动周长也将与v成正比例地增大，因此运动一周的时间（周期）仍将保持原值。回旋加速器的效能（可将带电粒子加速，使其动能达到25MeV～30MeV）。磁场的作用：电荷以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，其周期在q、m、B不变的情况下与速度和轨道半径无关，带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场加速。电场的作用：回旋加速器的的两个D形盒之间的夹缝

6、区域存在周期性变化的并垂直于两个D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速。交变电压的作用：为保证交变电场每次经过夹缝时都被加速，使之能量不断提高，须在在夹缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压。带电粒子经加速后的最终能量：（运动半径最大为D形盒的半径R）由R=mv/qB有v=qBR/m所以最终能量为Em=mv2/2=q2B2R2/2m【典型例题】[例1]关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是（）A.运动电荷在某点不受洛仑兹力作用，这点的磁感应强度必为零B.电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛仑兹力的方向一定互相垂直C.电子射线由于受到垂直于它的磁场作用

7、而偏转，这是因为洛仑兹力对电子做功的结果D.电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力解析：运动电荷处于磁感线强度为零处，所受洛仑兹力为零，但当运动电荷的速度方向和磁场方向一致时（同向或反向）也不受洛仑兹力的作用；运动电荷受到的洛仑兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，即洛仑兹力既垂直磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直；因为洛仑兹力一定垂直于电荷的运动方向，所以洛仑兹力永远不做功；运动电荷才受洛仑兹力的作用，这里的运动