专题24 磁场对运动电荷的作用

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1、专题24磁场对运动电荷的作用教学目标：1．掌握洛伦兹力的特点，理解洛伦兹力对运动电荷不做功2．熟练应用左手定则判断洛伦兹力方向[来源:Zxxk.Com]3．理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动本讲重点：1．用左手定则判断洛伦兹力方向2．带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动本讲难点：带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动考点点拨：1．洛伦兹力方向的判定2．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动3．带电粒子在匀强磁场中运动的实例分析[来源:Zxxk.Com]第一课时一、考点扫描（一）知识整合（二）重难点阐释二、高考要点精析（一）洛伦兹力方向的判定☆考点点拨在用左手定则时，

2、四指必须指向电流方向（不是速度方向），即正电荷定向移动的方向；对负电荷，四指应指负电荷定向移动的反方向。☆考点精炼I1．半导体靠自由电子（带负电）和空穴（相当于带正电）导电，分为p型和n型两种。p型中空穴为多数载流子；n型中自由电子为多数载流子。用以下实验可以判定一块半导体材料是p型还是n型：将材料放在匀强磁场中，通以图示方向的电流I，用电压表判定上下两个表面的电势高低，若上极板电势高，就是p型半导体；若下极板电势高，就是n型半导体。试分析原因。（二）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动☆考点点拨[来源:学#科#网]带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运

3、动时，洛伦兹力充当向心力，由此可以推导出该圆周运动的半径公式和周期公式：，得【例2】两个带电荷相等的粒子，在同一匀强磁场中只受磁场力作用而作匀速圆周运动，则（）A．若速率相等，则半径必相等B．若质量相等，则半径必相等C．若速率相等，则周期必相等D．若质量相等，则周期必相等解析：由得，，且，所以D正确答案：D[来源:学科网]☆考点精炼第二课时（三）带电粒子在匀强磁场中运动的实例分析☆考点点拨带电粒子在匀强磁场中的运动往往与实际问题相联系，近年来在高考试题中频频出现。如速度选择器、质谱仪、电磁泵、磁流体发电机、电磁流量计、正负电子对撞机、回旋加速器、霍尔效应等。对

4、于这些实际问题，首先应通过分析将其提炼成纯粹的物理问题，然后用解决物理问题的方法进行分析求解。试题涉及到洛伦兹力方向的判定、电流的微观表达式、匀强电场的场强与电势差的关系、力的平衡等多个知识点。[来源:学科网]【例4】PxS1U（质谱仪）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。离子源S产生质量为m、电量为q的正离子，离子产生出来时速度很小，可以看作速度为零。产生的离子经过电压U加速，进入磁感强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动，到达记录它的照相底片上的P点。测得P点到入口处S1的距离为x。试求离子的质量m。解析：离子的质量m是不

5、能直接测量的，但通过离子在磁场中的偏转而转化为距离进行测量。当离子在电场中加速时应用动能定理可得：qU=当离子在磁场中偏转时应用牛顿定律可得：Bqv=由上述二式求得m=.【例5】（回旋加速器）如图所示回旋加速器示意图，在D型盒上半面出口处有一正离子源，试问该离子在下半盒中每相邻两轨道半径之比为多少？+-v【例6】（速度选择器）如图所示，由于电子等基本粒子所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的正离子组成的离子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区，已知电场强度大小为E、方向向下，磁场的磁感强度为B，方向垂直于纸面向里，若粒子的运动轨迹不发生偏转（重

6、力不计），必须满足平衡条件：Bqv=qE，故v=E/B，这样就把满足v=E/B的粒子从速度选择器中选择了出来。带电粒子不发生偏转的条件跟粒子的质量、所带电荷量、电荷的性质均无关，只跟粒子的速度有关，且对速度的方向进行选择。若粒子从图中右侧入射则不能穿出场区。【例8】（霍尔效应）将导体放在沿x方向的匀强磁场中，并通有沿y方向的电流时，在导体的上下两侧面间会出现电势差，这个现象称为霍尔效应。利用霍尔效应的原理可以制造磁强计，测量磁场的磁感应强度。SRBv等离子体磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面为边长等于a的正方形，放在沿x正方向的匀强磁场中，

7、导体中通有沿y方向、电流强度为I的电流，已知金属导体单位【例9】（磁流体发电机）如图所示是磁流体发电机的原理图。磁流体发电中所采用的导电流体一般是导电的气体，也可以是液态金属。我们知道，常温下的气体是绝缘体，只有在很高的温度下，例如6000K以上，才能电离，才能导电。当这种气体到很高的速度通过磁场时，就可以实现具有工业应用价值的磁流体发电。设平行金属板距离为d，金属板长度为a，宽度为b，其间有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示。导电流体的流速为v，电阻率为ρ。负载电阻为R。导电流体从一侧沿垂直磁场且与极板平行的方向射入极板间。（1）求该发电机产生的电动势。

8、（2）求负载R上的电流I。（3）证明磁