1、第六節(jié) 洛侖茲力與現(xiàn)代技術(shù)目標(biāo)：1、理解并應(yīng)用帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動2、理解質(zhì)譜儀、回旋加速器的原理1一、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動1、洛侖茲力的作用 a、洛侖茲力永遠(yuǎn)對電荷不做功 b、洛侖茲力只改變電荷運(yùn)動速度的方向 而不會改變電荷運(yùn)動的速度大小2、帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動 b、動力學(xué)方程 a、向心力的來源f23 . 半徑和周期公式3二、質(zhì)譜儀 S1、S2為加速電場，P1、P2之間則為速度選擇器,之后進(jìn)入磁場運(yùn)動。VqvB=qE,+fF電F電f4質(zhì)譜儀圖片7072737476鍺的質(zhì)譜.+-速度選擇器照相底片質(zhì)譜儀的示意圖+_5三、回旋加速器6周期與半徑無關(guān)回旋加速器原理圖NSBON7 我國

2、于1994年建成的第一臺強(qiáng)流質(zhì)子加速器 ，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位素 .86、 一束幾種不同的正離子, 垂直射入有正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場區(qū)域里, 離子束保持原運(yùn)動方向未發(fā)生偏轉(zhuǎn). 接著進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場, 發(fā)現(xiàn)這些離子分成幾束如圖. 對這些離子, 可得出結(jié)論 （ ）A. 它們的動能一定各不相同B. 它們的電量一定各不相同C. 它們的質(zhì)量一定各不相同D. 它們的荷質(zhì)比一定各不相同答案:D913如圖所示，一帶電粒子由靜止開始經(jīng)電壓U加速后，從O孔進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，并打在了P點(diǎn)。測得OP=L，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則帶電粒子的比荷q/m= 。（不計(jì)重力）PBUO101如圖2所示，在

3、通電直導(dǎo)線下方，有一電子沿平行導(dǎo)線方向以速度V開始運(yùn)動，則A將沿軌跡運(yùn)動，半徑越來越小B將沿軌跡運(yùn)動，半徑越來越大C將沿軌跡運(yùn)動，半徑越來越小D將沿軌跡運(yùn)動，半徑越來越大VI11B1B2+v2.如圖所示，忽略電荷的重力，已知B2=2B1，畫出一電荷運(yùn)動的路徑。如果將磁場B1方向改變?yōu)榕c原來方向相反，路徑又是怎樣？+vB1B2123邊長為a的正方形，處于有界磁場如圖，一束電子以v0水平射入磁場后，分別從A處和C處射出，則vA：vC=_；所經(jīng)歷的時間之比tA：tB=_。13有三束粒子，分別是質(zhì)子、氚核和粒子，如果它們以相同的速度沿垂直與磁場方向射入勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，則正確表示這三束粒子運(yùn)動軌跡

4、的是BBBBB1B2+v如圖所示，忽略電荷的重力，已知B2=2B1，畫出一電荷運(yùn)動的路徑。如果將磁場B1方向，路徑又是怎樣？14【例題】如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為q的正電荷從長、寬均為d的板中間位置射入勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，要使電荷不從板間射出，則電荷的速度滿足什么條件？v0v0+v0ddo1R1R2o2能否求出兩種臨界條件下電荷運(yùn)動的時間？收獲： 如何找圓心？ 如何求半徑？ 如何求時間？帶電粒子在磁場中的運(yùn)動分析15【練習(xí)】1、如圖所示，一束電子（電荷量為e)以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿過磁場時的速度方向與電子原來的入射方向的夾角為300，求（1）電子的質(zhì)量

5、m（2）電子在磁場中的運(yùn)動時間evdvBo162、在半徑為R0.02m的圓內(nèi)有B2.010-3T的勻強(qiáng)磁場，一個電子從A點(diǎn)沿AO方向射入磁場，如圖所示，離開磁場時電子獲得600的偏轉(zhuǎn)角度，試求電子的速度大小和在磁場中運(yùn)動的時間ovA600173、一個質(zhì)量為m、電量為q的帶電粒子從x軸上的P(a,0)點(diǎn)以速度v沿與x正方向成600角的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場中，并恰好垂直于y軸射入第二象限（如圖）求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和射出點(diǎn)的坐標(biāo)。P(a,o)oxyBVV600OR184、如圖所示，分界面MN右側(cè)是區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，現(xiàn)由O點(diǎn)射入兩個速度、電量、質(zhì)量都相同的正、負(fù)粒子，重力不計(jì)，射

6、入方向與分界面成角，則A、它們在磁場中的運(yùn)動的時間相同B、它們在磁場中圓周運(yùn)動的半徑相同C、它們到達(dá)分界面是的速度方向相同D、它們到達(dá)分界面的位置與O的距離相同O195、如圖所示，在x軸上方（y0)存在著紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在原點(diǎn)O有一個離子源向x軸上方的各個方向射出質(zhì)量為m、電量為q的正離子，速度都為v，對那些在xy平面內(nèi)運(yùn)動的離子，在磁場中可能得到的最大x_，最大y_XYO20 【例題】在真空中同時存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直與紙面向里的勻強(qiáng)磁場，三個帶有同種電荷的油滴a,b,c,d在場中做不同的運(yùn)動，其中a靜止，b向右做勻速直線運(yùn)動，c向左做勻速直線運(yùn)動，而d則做勻速圓周

7、運(yùn)動，則它們的質(zhì)量之間的關(guān)系是：_， d做圓周運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)方向是：_.Babcdvv帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動分析21【練習(xí)】1、設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如圖所示，已知一粒子在電場力和洛侖茲力的作用下，從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動，到達(dá)B點(diǎn)時的速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動的最低點(diǎn)，忽略重力，以下說法正確的是A、此粒子必為正電荷B、A點(diǎn)和B點(diǎn)位于同一高度C、粒子在C點(diǎn)速度最大D、粒子到達(dá)B點(diǎn)后沿原路返回+ + + + +- - - - -ACB222、如圖所示，帶電液滴從高處自由下落h后，進(jìn)入一個勻強(qiáng)電場與勻強(qiáng)磁場互相垂直的區(qū)域，磁場方向垂直與紙面（圖中未畫出），電場強(qiáng)度為

8、E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，已知液滴在此區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動，求帶電液滴在復(fù)合場中做圓周運(yùn)動的半徑h233、用長為L的懸線懸掛質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球，使其處于勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域中，從與懸點(diǎn)等高位置釋放，如圖所示，運(yùn)動過程中懸線沒有松弛。則帶電小球在擺動過程中通過最低點(diǎn)時，懸線拉力大小是多少？+B+E244、如圖所示，在x軸的上方有垂直于xy平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；在x軸下方由沿Y軸負(fù)向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E。一質(zhì)量為m、帶電量為-q的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿著y軸正向射出，射出之后，第三次到達(dá)x軸時，它與原點(diǎn)的距離為L，球此粒子射出時的速度v和運(yùn)動的總路程SBEXYO-qvL255、如

9、圖所示，套在很長的絕緣直棒上的小球質(zhì)量為0.1g，帶有4104C的正電，小球在棒上可以滑動，將此棒豎直的放在互相垂直的水平方向的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E10N/C，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5T，小球與棒間的動摩擦因數(shù)0.2，設(shè)小球由靜止沿棒豎直下落，試求小球速率達(dá)到1m/s時的加速度和小球下落的最大速度（g=10m/s2）+EB266、如圖所示，空間存在的電場和磁場B方向互相垂直，一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶正電小球靜止在傾角為300、足夠長的絕緣光滑斜面頂端，此時小球?qū)π泵鎵毫η『脼榱?，若迅速把電場方向改為向下，則小球在斜面上能運(yùn)動多多遠(yuǎn)？+300BEm, q27磁流體發(fā)動

10、機(jī)如圖所示，假設(shè)極板間距離為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正負(fù)離子電量為e，射入速度為v，外接電阻為R。則（1）圖中哪個板是正極板？（2）發(fā)動機(jī)的電動勢為多大？等離子束NSRab28電磁流量計(jì)如圖所示，電磁流量計(jì)的主要部件是拄狀非磁性管，該管橫截面積是邊長為d的正方形，管內(nèi)有導(dǎo)電液體水平向右流動，在垂直于液體流動的方向上加一個水平指向紙里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，現(xiàn)測得液體上下表面a,b兩點(diǎn)間的電勢差為U，求管內(nèi)導(dǎo)電液體的流量Q（流量是指流過該管液體體積與時間的比值）Bd ab 29安培力的運(yùn)用 如圖是一個測定磁感應(yīng)強(qiáng)度B的裝置，在天平的一端掛一個矩形線圈，它的底邊放在待側(cè)的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線圈

11、平面垂直，線圈匝數(shù)為n=10，底邊長L20cm，當(dāng)線圈通過0.2A的電流時，天平達(dá)到平衡， 然后保持電流大小不變，使 電流反向，此時發(fā)現(xiàn)天平左 盤再加入m36g的砝碼才 能使天平平衡，求磁感應(yīng)強(qiáng) 度的大小。（g=10m/s2)30 如圖所示，質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒ab放在與水平面夾角為的傾斜金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間距為d，電阻不計(jì)，整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電池內(nèi)阻不計(jì)。（1）若導(dǎo)軌光滑，電源電動勢E為多大才能使導(dǎo)體棒靜止在導(dǎo)軌上？（2）若導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為，且不通電時導(dǎo)體棒不能靜止在導(dǎo)軌上，要使棒靜止在導(dǎo)軌上，電動勢應(yīng)該為多大？EabdB31 如圖所示，質(zhì)量為m的銅棒搭在U形導(dǎo)線框右端，棒長和框?qū)捑鶠長，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向豎直向下，電鍵閉合后，在磁場安培力的作用下，銅棒被平拋出去，下落h后的水平位移為s，求閉合電鍵后通過銅棒的電荷量Q。hsB32學(xué)習(xí)冊97頁:1.一帶電粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中作勻速圓周運(yùn)動,如果它順利進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B的勻強(qiáng)磁場,