磁场对运动电荷的作用讲义 练习(洛伦兹力)..doc

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1、磁场对运动电荷的作用---洛伦兹力一、洛伦兹力的大小和方向1．洛伦兹力的定义：磁场对____________的作用力．2．洛伦兹力的大小F＝____________，θ为v与B的夹角．如图2所示．(1)当v∥B时，θ＝0°或180°，洛伦兹力F＝______.(2)当v⊥B时，θ＝90°，洛伦兹力F＝________.(3)静止电荷不受洛伦兹力作用．图23．洛伦兹力的方向(1)左手定则(2)方向特点：F垂直于________决定的平面，即F始终与速度方向垂直，故洛伦兹力__________．4、洛伦兹力与安培力的关系（1）洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力

2、是导体中所有定向称动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．（2）洛伦兹力一定不做功，它不改变运动电荷的速度大小;但安培力却可以做功．二、带电粒子在匀强磁场中的运动1．若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做____________运动．2．若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做____________运动．(1)向心力由洛伦兹力提供：qvB＝__________＝__________；(2)轨道半径公式：R＝；(3)周期：T＝＝(周期T与速度v、轨道半径R无关)；3、解决磁场中圆周运动的分析方法：找圆心、求半径、确定转过的圆心角的大

3、小是解决这类问题的前提，确定轨道半径和给定的几何量之间的关系是解题的基础，有时需要建立运动时间t和转过的圆心角α之间的关系作为辅助．(1)圆心的确定：①基本思路：与速度方向垂直的直线和图中弦的中垂线一定过圆心．②两种情形：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(如左图所示，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(如右图所示，图中P为入射点，M为出射点)．(2)半径的确

4、定：用几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小．(3)运动时间的确定：粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间为：t＝T(或t＝T)．4．规律总结：带电粒子在不同边界磁场中的运动(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图)(2)平行边界(存在临界条件，如图)(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图)三、带电粒子在匀强磁场中运动的应用1．质谱仪:测带电粒子的荷值比(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、速度选择器（V=E/B）、和照相底片等构成．(2)原理：离子源（未画出）产生的电荷量为q而质量不同的粒子，经加速电场加速（q

5、U＝_______），进入速度选择器（qE=qvB,即只允许V=E/B的粒子通过），进入偏转磁场B0中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，最终打在A1A2之间的照相底片上，测出粒子在B0中入射点出射点的距离d，然后通过公式计算出q/m。2．回旋加速器(1)构造：如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源．D形盒处于匀强磁场中．(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速．由qvB＝，得Ekm＝________，可见粒子获得的最大动能由___和

6、D形盒____决定，与加速电压______．带电粒子在匀强磁场中的运动一、选择题：1、关于带电粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（）A、带电粒子飞入匀强磁场后，一定做匀速圆周运动B、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，速度一定不变C、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，洛仑兹力的方向总和运动方向垂直D、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，动能一定保持不变2、质子和粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动，由此可知，质子的动能E1和粒子的动能E2之比E1：E2等于（）A、4：1B、1：1C、1：2D2：13、带电粒子以相同的速度分别垂直进入匀强电场和匀强磁场

7、时，它将（）A、在匀强电场中做匀速圆周运动B、在匀强磁场中做变加速曲线运动C、在匀强电场中做抛物线运动D、在匀强磁场中做抛物线运动4、把摆球带电的单摆置于匀强磁场中，如图所示，当带电摆球最初两次经过最低点时，相同的量是（）A、小球受到的洛仑兹力B、摆线的拉力C、小球的动能D、小球的加速度5、如图所示ab是一段弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向如图所示，有一束粒子对准a端射入弯管，粒子有不同质量，不同速度，但都是二价正离子，下列说法中正确的是（）A、只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管B、只有质量