新教材2020-2021学年鲁科版高中物理选择性必修第二册课件：第1章 第3节 洛伦兹力的应用
[解析] 设离子进入静电分析器时的速度为 v，离子在加速电场
中加速的过程中，由动能定理得：qU＝21mv2
①
(1)离子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有：
qE＝mvR2
②
联立①②两式，解得：E＝2RU
③
(2)离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有：qvB
＝mvr2
④
由题意可知，圆周运动的轨道半径为：r＝d
3.(多选)质谱仪的构造原理如图所示，从粒子源 S 出来时的粒子 速度很小，可以看作初速度为零，粒子经过电场加速后进入有界的 垂直纸面向里的匀强磁场区域，并沿着半圆周运动而达到照相底片 上的 P 点，测得 P 点到入口的距离为 x，则以下说法正确的是( )
A．粒子一定带正电 B．粒子一定带负电 C．x 越大，则粒子的质量与电荷量之比一定越大 D．x 越大，则粒子的质量与电荷量之比一定越小
径为 R 的四分之一圆弧轨迹做匀速圆周运动，并从 N 点射出静电分析器。而 后离子由 P 点沿着既垂直于磁分析器的左边界又垂直于磁场的方向射入磁分 析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从 Q 点射出，并进入收集 器。测量出 Q 点与圆心 O2 的距离为 d。
(1)试求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度 E 的大小； (2)试求磁分析器中磁场的磁感应强度 B 的大小和方向。 思路点拨：解答本题时应注意以下两点： ①在静电分析器中，电场力提供离子做圆周运动的向心力。 ②在磁分析器中，洛伦兹力提供离子做圆周运动的向心力。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)显像管中的电子束受水平、竖直两个方向的磁场作用。( √ )
(2)回旋加速器中起加速作用的是磁场。
(×)
(3)回旋加速器中起加速作用的是电场，所以加速电压越大，带
电粒子获得的最大动能越大。
( ×)
(4)质谱仪可以分析同位素。
(√ )
(5)离子进入质谱仪的偏转磁场后洛伦兹力提供向心力。 (√ )
⑤
联立①④⑤式，解得：B＝d1
2mU q
⑥
由左手定则判断，磁场方向垂直纸面向外。
[答案] (1)2RU (2)1d
2mU q
方向垂直纸面向外
应用质谱仪的两点注意 (1)质谱仪的原理中包括粒子的加速、受力的平衡(速度选择器)、 牛顿第二定律和匀速圆周运动等知识。 (2)分析粒子的运动过程，建立各运动阶段的模型、理清各运动 阶段之间的联系，根据带电粒子在不同场区的运动规律列出对应的 方程。
AC [根据粒子的运动方向和洛伦兹力方向，由左手定则知粒子 带正电，故 A 正确，B 错误；根据半径公式 r＝mqBv知，x＝2r＝2qmBv， 又 qU＝21mv2，联立解得 x＝ 8qmBU2 ，知 x 越大，质量与电荷量的 比值探究 攻重 难
对质谱仪工作原理的理解
2．从 S1 与 S2 之间得以加速的粒子的电性是固定的，因此进入 偏转磁场空间的粒子的电性也是固定的。
3．打在底片上同一位置的粒子，只能判断其mq 是相同的，不能 确定其质量或电荷量一定相同。
【例 1】 如图所示为某种质谱仪的结构示意图。其中加速电场 的电压为 U，静电分析器中与圆心 O1 等距各点的电场强度大小相同， 方向沿径向指向圆心 O1；磁分析器中在以 O2 为圆心、圆心角为 90° 的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界与静 电分析器的右边界平行。由离子源发出一质量为 m、电荷量为 q 的 正离子(初速度为零，重力不计)，经加速电场加速后，从 M 点沿垂 直于该点的场强方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半
2U r2B2 等。
4．质谱仪的应用：可以分析 比荷 和测定离子的质量。
三、回旋加速器 1．构造图：如图所示。
回旋加速器原理示意图
2．工作原理 (1)电场的特点及作用 特点：两个 C 形盒之间的窄缝区域存在交变电压。 作用：带电粒子经过该区域时被加速。 (2)磁场的特点及作用 特点：D 形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。 作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做 匀速圆周运动，从而改变运 动方向， 半个周期后再次进入电场。
如图所示为质谱仪原理示意图。离子从容器 A 下方的小孔 S1 进 入质谱仪后打在底片上，什么样的粒子打在质谱仪显示屏上的位置 会不同？位置的分布有什么规律？
提示：速度相同，比荷不同的粒子打在质谱仪显示屏上的位置不 同。根据 qvB＝mrv2，得 r＝mqBv。可见粒子比荷越大，偏转半径越小。
1．速度选择器只选择粒子的速度(大小和方向)而不选择粒子的 质量、电荷量和电性。
一、显像管 1．电偏转：利用 电场 改变带电粒子的运动方向称为电偏转。 2．磁偏转：利用 磁场 改变带电粒子的运动方向称为磁偏转。
3．显像管的构造和原理 (1)构造：如图所示，电视显像管由电子枪、 偏转线圈 和荧光屏 组成。
(2)原理：电子枪发出的电子，经 电场加速形成电子束，在水平 偏转线圈和竖直偏转线圈产生的不断变化的 磁场作用下，运动方向发 生偏转，实现扫描，在荧光屏上显示图像。
2．如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图。电流方向 如图所示，试判断正对读者而来的电子束将向哪边偏转( )
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
C [把通电线圈等效为小磁铁，则左右两边的 N 极均在上方， 所以在 O 点产生的磁场方向向下，由左手定则判断正对读者而来的 电子束将向左偏转，故 C 项正确。]
二、质谱仪 1．原理图：如图所示。
质谱仪原理示意图
2．加速：带电离子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：
qU＝12mv2。
①
3．偏转：离子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹
力提供向心力
qvB＝mrv2。
②
由①②两式可以求出离子的半径 r＝mqBv、质量 m＝
qB2r2 2U 、比荷
mq ＝
第1章 安培力与洛伦兹力 第3节 洛伦兹力的应用
学习目标：1.[科学思维]知道洛伦兹力只改变速度的方向，不改 变速度的大小。 2.[物理观念]知道电偏转和磁偏转，知道显像管的 构造和原理。 3.[科学态度与责任]知道质谱仪和回旋加速器的构造、 原理以及用途。
自主 预习 探新 知
阅读本节教材，回答第 16 页“问题”并梳理必要知识点。 教材 P16 问题提示：带电粒子在磁场中的偏转。
合集下载
2020_2021学年新教材高中物理第1章静电力与电场强度3电场与电场强度学案鲁科版必修320210
第3节电场与电场强度新课程标准学业质量目标1.知道电场是一种物质。
2.了解电场强度,体会用物理量之比定义新物理量的方法。
3.会用电场线描述电场。
合格性考试1.形成初步的电场的观念,并能够运用电场的定义解释相关的自然现象。
2.理解电场强度的定义,体会用物理量之比定义新物理量的方法。
3.通过电场线描述电场,加深对电场强度的认识。
选择性考试通过静电场的实验探究,能够运用点电荷、试探电荷分析静电场问题。
必备知识·自主学习一、电场与电场力两个互不接触的带电小球会产生相互作用,这种作用是如何产生的?提示:带电小球会产生电场,电场会对另外一个处于其中的带电小球产生力的作用。
1.电场:由电荷产生的一种特殊物质,是物质存在的一种形式。
2.电场的性质:对放入其中的电荷有力的作用。
3.电场力:电场对放入其中的电荷的作用力。
二、电场强度如图所示的演示实验中,为什么带电量相同、质量相同的小球悬线偏离竖直方向的角度不同?提示:小球A产生的电场中不同位置的强弱不一样,对相同的小球产生的力大小也不一样,造成小球悬线偏离竖直方向的角度不一样。
1.场源电荷与试探电荷:(1)场源电荷:用来产生电场的电荷。
(2)试探电荷:用来检验电场的电荷。
2.电场强度:(1)定义:置于电场中的试探电荷受到的电场力与它的电荷量的比值。
(2)表达式:E=。
(3)方向:与正电荷受力方向相同。
(4)单位:牛每库,符号N/C。
(5)意义:反映电场的强弱。
3.电场线:(1)电场线:用来形象、直观描述电场的曲线。
(2)电场线的特点:①电场线是为了形象描述电场而假想的曲线,实际并不存在。
②电场线从正电荷或无穷远出发,终止于无穷远或负电荷,即电场线不闭合,在无电荷处不中断。
③任意两条电场线不相交。
④电场线的疏密表示电场的强弱;电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度的方向。
⑤电场线不表示电荷在电场中运动的轨迹。
(1)电场看不见、摸不着,电场并不是真实存在的。
新教材鲁科版高中物理选择性必修第二册第1章安培力与洛伦兹力精品教学课件(202页)【可编辑全文】
【结论生成】 1.安培力方向的特点：(科学思维) (1)F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面。 (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决 定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直 穿过手心。
2.左手定则与安培定则的区别：(科学思维)
作用
(2)当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时。
提示：当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，可以把它分解成与导线垂直 的分量B⊥和与导线平行的分量B∥，B⊥=Bsinθ，B∥=Bcosθ。其中B∥不产生安 培力，导线受到的安培力只由B⊥产生，所以一般情况下安培力的表达式为 F=IlBsin θ，θ为磁感应强度方向与导线方向的夹角，当θ角为90°时即为B⊥l 的情况，安培力F=IlB。
左手定则
判断电流在磁场中 的受力方向
磁场与电 流的关系
磁场与电流可以单 独存在，磁场是外 加的磁场，不是由 通电导线产生的
安培定则
判断电流的磁场方向
磁场与电流密不可分，同时存在、 同时消失，磁场就是由电流的磁效 应产生的
左手定则
磁场和电流都是“因”，磁 场对通电导线的作用力是 因果关系 “果”，两个“因”对产生 的磁场的作用力来说缺一不 可
【解析】选A。当电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培力作用，故 A错误；据左手定则，安培力方向总垂直于电流方向和磁场方向所确定的平面， 故B、C、D均正确。
2.如图所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成。当电源接通后， 磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度。下列各俯 视图中正确表示磁场B方向的是( )
【典例示范】 如图所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m的 平行导轨上放一质量m=0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a、I=3 A的电流，磁场方 向竖直向上，这时金属棒恰好静止。求：(g取10 m/s2) (1)匀强磁场磁感应强度的大小； (2)ab棒对导轨的压力大小。
鲁科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 第1节 安培力及其应用 (3)
导线框中通以图示方向的电流时,导线框将( B )
A.沿与ab边垂直的方向加速运动
B.仍然静止
C.以c为轴转动
D.以b为轴转动
解析 ab和bc两段电流可等效为长度等于ac,方向由a到c的一段电流,由左手
定则以及安培力公式可知ab和bc两段电流所受安培力的合力和ac受到的
安培力方向相反、大小相等,线框整体合力为0,仍然静止,选项B正确。
的磁场,可使线圈转动时,它的两个边所经过位置的磁场强弱都ห้องสมุดไป่ตู้同,使线
圈转过的角度与电流成正比,从而能够使得表盘的刻度均匀。
[知识归纳]
1.电流计的工作原理
通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生偏转。线圈偏转的角度越大,被
测电流就越大;线圈偏转的方向不同,被测电流的方向不同。
非匀强磁场
2.电流计的磁场特点
的安培力增大,可通过增加线圈的匝数、增大永磁铁的磁感应强度、增加
线圈的面积和减小转轴处摩擦等方法实现。
[应用体验]
典例3 (多选)以下关于电流计的说法正确的是(
ABD
)
A.线圈平面与磁感线平行
B.通电线圈中的电流越大,指针偏转角度也越大
C.在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀强磁场
D.在线圈转动的范围内,线圈所受安培力与电流有关,而与所处位置无关
平面。
(2)关系:
①已知I、B的方向,可唯一确定F的方向;
②已知F、B的方向,且导线的位置确定时,可唯一确定I的方向;
③已知F、I的方向时,磁感应强度B的方向不能唯一确定。
(3)判断:在判断安培力方向时首先确定磁场和电流所确定的平面,从而判
断出安培力的方向在哪一条直线上,再根据左手定则判断出安培力的具体
A.沿与ab边垂直的方向加速运动
B.仍然静止
C.以c为轴转动
D.以b为轴转动
解析 ab和bc两段电流可等效为长度等于ac,方向由a到c的一段电流,由左手
定则以及安培力公式可知ab和bc两段电流所受安培力的合力和ac受到的
安培力方向相反、大小相等,线框整体合力为0,仍然静止,选项B正确。
的磁场,可使线圈转动时,它的两个边所经过位置的磁场强弱都ห้องสมุดไป่ตู้同,使线
圈转过的角度与电流成正比,从而能够使得表盘的刻度均匀。
[知识归纳]
1.电流计的工作原理
通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生偏转。线圈偏转的角度越大,被
测电流就越大;线圈偏转的方向不同,被测电流的方向不同。
非匀强磁场
2.电流计的磁场特点
的安培力增大,可通过增加线圈的匝数、增大永磁铁的磁感应强度、增加
线圈的面积和减小转轴处摩擦等方法实现。
[应用体验]
典例3 (多选)以下关于电流计的说法正确的是(
ABD
)
A.线圈平面与磁感线平行
B.通电线圈中的电流越大,指针偏转角度也越大
C.在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀强磁场
D.在线圈转动的范围内,线圈所受安培力与电流有关,而与所处位置无关
平面。
(2)关系:
①已知I、B的方向,可唯一确定F的方向;
②已知F、B的方向,且导线的位置确定时,可唯一确定I的方向;
③已知F、I的方向时,磁感应强度B的方向不能唯一确定。
(3)判断:在判断安培力方向时首先确定磁场和电流所确定的平面,从而判
断出安培力的方向在哪一条直线上,再根据左手定则判断出安培力的具体
最新鲁科版高一物理必修2全册完整课件
最新鲁科版高一物理必修2全册 完整课件目录
0002页 0032页 0086页 0130页 0161页 0237页 0274页 0295页 0353页 0409页 0459页 0514页 0594页 0626页 0712页 0720页
第1章 功和功率 第1节 机械功 第3节 功率 第2章 能的转化与守恒 第1节 动能的改变 第4节 能源与可持续发展 导入 更准、更远 第2节 竖直方向上的抛体运动 第4节 斜抛运动 导入 身边的圆周运动 第2节 向心力与向心加速度 第4节 离心运动 导入 从嫦娥奔月到“阿波罗”上天 第2节 万有引力定律的应用 第6章 相对论与量子论初步 第1节 高速世界
第1章 功和功率
最新鲁科版高一物理必修2全册完 整课件
0002页 0032页 0086页 0130页 0161页 0237页 0274页 0295页 0353页 0409页 0459页 0514页 0594页 0626页 0712页 0720页
第1章 功和功率 第1节 机械功 第3节 功率 第2章 能的转化与守恒 第1节 动能的改变 第4节 能源与可持续发展 导入 更准、更远 第2节 竖直方向上的抛体运动 第4节 斜抛运动 导入 身边的圆周运动 第2节 向心力与向心加速度 第4节 离心运动 导入 从嫦娥奔月到“阿波罗”上天 第2节 万有引力定律的应用 第6章 相对论与量子论初步 第1节 高速世界
第1章 功和功率
最新鲁科版高一物理必修2全册完 整课件
最新鲁科版高一物理必修第二册(2020版)电子课本课件【全册】
第1章 功和机械能
最新鲁科版高一物理必修第二册 (2020版)电子课本课件【全册】
导入 神奇之能
最新鲁科版高一物理必修第二册 (2020版)电子课本课件【全册】
最新鲁科版高一物理必修第二册 (2020版)电子课本课件【全册】
目录
0002页 0030页 0076页 0139页 0154页 0186页 0248页 0280页 0282页 0344页 0373页 0429页 0485页 0487页
第1章 科学验证:机械能守恒定律 导入 更准、更远 第2节 平抛运动 第4节 生活中的抛体运动 导入 生活中的圆周运动 第2节 科学探究:向心力 第4章 万有引力定律及航天 第1节 天地力的综合:万有引力定律 第3节 人类对太空的不懈探索 导入 再次跨越时空的对话 第2节 相对论中的神奇时空
(新教材)2020-2021学年高中物理鲁科版必修第二册同步课件：1.1 机械功
二、机械功的计算 任务驱动 飞机降落的时候,打开尾部的减速伞。在这 个过程中,减速伞拉力的方向与飞机位移的方向相反, 拉力对飞机做功了吗?做了什么功? 提示:拉力对飞机做了负功。
1.正功和负功:
2.几个力的总功的求法:
(1)先由W=Fscos α计算各个力对物体所做的功W1、 W2、W3、…然后求所有力做功的_代__数__和__,即 W总=W1+W2+W3+… (2)先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合,然 后由W总=_F_合_s_c_o_s_α__计算总功,此时α为F合的方向与s的 方向间的夹角。
2.公式W=Fscos α的含义(科学思维) (1)相关性:由公式W=Fscos α可以看出力对物体做功, 只与F、s、α有关,与物体的运动状态及物体是否还受 其他作用力等因素均无关。
(2)同时性:计算时应注意F与s必须具有同时性,即s必 须是力F作用过程中物体发生的位移。 (3)同一性:同一个客观运动,相对于不同的参考系,位 移s是不同的。在中学物理中约定,计算功都以地面为 参考系,即s应理解为“受力质点的对地位移”。 (4)适用性:明确公式W=Fscos α适用于计算恒力做功, 若是变力做功,此公式不再适用。
3.正功、负功的物理意义(物理观念) (1)功的正、负由力和位移之间的夹角决定,所以功的 正负不表示方向,而只能说明做功的力对物体来说是动 力还是阻力。 (2)功是标量,只有量值,没有方向。功的正、负并不表 示功的方向,而且也不是数量上的正与负。我们既不能 说“正功与负功的方向相反”,也不能说“正功大于负 功”,它们仅表示相反的做功效果。
【解析】选B、C、D。功是标量,是过程量,功的正负不 代表其大小,也不代表其方向,只说明做功的力是动力 还是阻力。
鲁科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 安培力作用下导体的运动 分层作业
安培力变大或变小时,导体棒有上滑或下滑的趋势,于是有静摩擦力产生。
选项B中,当mg=BIl时,通电导体棒受到重力、安培力作用处于静止状态,如
图乙所示,所以导体棒与导轨间的摩擦力为零。当安培力减小时,细杆受到
导轨的弹力和沿导轨向上的静摩擦力,也可能处于静止状态。
选项C和D中,通电导体棒受重力、安培力、导轨弹力作用具有下滑趋势,
处于静止状态,所以导线C受到的静摩擦力方向水平向右;在竖直方向由平
衡条件可得导线C所受支持力与其重力平衡,故C正确,A、B、D错误。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
6.(多选)质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d,
导体棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ。有电流时,ab恰好在导轨上静止,如
缘细线悬挂在水平天花板下,导线中通有图示方向的电流时,
两根细绳恰好与天花板垂直,则匀强磁场的方向可能是( D )
A.水平向右 B.水平向左
C.竖直向上
D.竖直向下
解析 由导线处于平衡状态,对导线进行受力分析,由于反向电流相互排斥,
则Q导线对P导线的力水平向左,P导线对Q导线的力水平向右,要使两根导
线均处于平衡状态,则外加磁场对P导线有水平向右的分力,对Q导线有水
的叠加知,在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向外,在线框下边所在处
的磁场方向垂直纸面向外,根据左手定则知,线框上边所受的安培力方向
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
向下,下边所受的安培力方向向上,线框可以处于静止状态,故C正确;若电
流方向a的向右,b的向左,根据安培定则以及磁场的叠加知,在线框上边所
图所示。图中的四个侧视图中,标出了四种可能的匀强磁场方向,其中导体
选项B中,当mg=BIl时,通电导体棒受到重力、安培力作用处于静止状态,如
图乙所示,所以导体棒与导轨间的摩擦力为零。当安培力减小时,细杆受到
导轨的弹力和沿导轨向上的静摩擦力,也可能处于静止状态。
选项C和D中,通电导体棒受重力、安培力、导轨弹力作用具有下滑趋势,
处于静止状态,所以导线C受到的静摩擦力方向水平向右;在竖直方向由平
衡条件可得导线C所受支持力与其重力平衡,故C正确,A、B、D错误。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
6.(多选)质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d,
导体棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ。有电流时,ab恰好在导轨上静止,如
缘细线悬挂在水平天花板下,导线中通有图示方向的电流时,
两根细绳恰好与天花板垂直,则匀强磁场的方向可能是( D )
A.水平向右 B.水平向左
C.竖直向上
D.竖直向下
解析 由导线处于平衡状态,对导线进行受力分析,由于反向电流相互排斥,
则Q导线对P导线的力水平向左,P导线对Q导线的力水平向右,要使两根导
线均处于平衡状态,则外加磁场对P导线有水平向右的分力,对Q导线有水
的叠加知,在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向外,在线框下边所在处
的磁场方向垂直纸面向外,根据左手定则知,线框上边所受的安培力方向
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
向下,下边所受的安培力方向向上,线框可以处于静止状态,故C正确;若电
流方向a的向右,b的向左,根据安培定则以及磁场的叠加知,在线框上边所
图所示。图中的四个侧视图中,标出了四种可能的匀强磁场方向,其中导体
鲁科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 第3节 洛伦兹力的应用
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,
粒子的比荷越小
解析 同位素的电荷数一样,质量数不同;在速度选择器中电场力与洛伦兹
力大小相等,方向相反,根据左手定则,可判断磁场方向垂直纸面向外;A、B
2
正确。根据Bqv=Eq,得 v= ,C 正确;在磁场中,B0qv=m ,得
小,比荷越大,D错误。
)
A.粒子一定带正电
B.粒子一定带负电
C.x越大,则粒子的质量与电荷量之比一定越大
D.x越大,则粒子的质量与电荷量之比一定越小
解析 根据粒子的运动方向和所受洛伦兹力的方向,由左手定则知粒子带正
电,故 A 正确,B 错误;根据半径公式
x=
8
知,x
2
答案 AC
2
r= 知,x=2r= ,又
(1)要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的A点,偏转磁场应该沿什
么方向?
(2)要使电子束打在B点,磁场应该沿什么方向?
要点提示 (1)电子束打在A点,表明其进入磁场时所受洛伦兹力方向应竖直
向上,根据左手定则可知磁场应垂直纸面向外。
(2)磁场方向应垂直纸面向里。
【知识点拨】
电视机显像管的原理
答案 ABC
=
0
,半径r越
问题三
回旋加速器
【情境探究】
下图是回旋加速器的原理图,已知D形盒的半径为R,匀强磁场的磁感应强
屏上显示图像。
二、质谱仪
1.原理图:如图所示,从离子源I射出的离子在通过
狭缝S1和S2的过程中被电场加速,形成具有一定
速度的离子束,离子束从A点进入匀强磁场B后做
匀速圆周运动,沿着半圆弧轨迹抵达照相底片,并
鲁科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 本章整合 (3)
(1)安培力做功与路径有关,不像重力、静电力做功与路径无关。
(2)安培力做功的实质:起传递能量的作用。
①安培力做正功:是将电源的能量转化为导线的动能或其他形式的能。
②安培力做负功:是将其他形式的能转化为电能后储存或转化为其他形式
的能。
典例1 如图所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽为l。匀强磁场的磁感
子在(d,0)点沿垂直于x轴的方向进入电场。不计粒子重力。若该粒子离开
电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ,求电场强度大小与磁感应强度大
小的比值和该粒子在电场中运动的时间。
解析 粒子运动轨迹如图所示。
粒子进入磁场后做匀速圆周运动,设磁感应强度的大小为B,
粒子质量与所带电荷量分别为m和q,圆周运动的半径为R0,
时,电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间),微粒继续运动一段
时间后,正好垂直于y轴穿出复合场。不计一切阻力,求:
(1)电场强度E的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)微粒在复合场中运动的时间。
解析 (1)微粒在到达A(l,l)之前做直线运动,受力分析如图甲所示,根据平衡
条件,有qE=mg,解得 E= 。
B.线圈向右运动
C.从上往下看顺时针转动
D.从上往下看逆时针转动
)
解析 解法一 电流元法
首先将线圈分成很多小段,每一小段可看作一直线
电流元,取其中上、下两小段分析,其截面图和受到
的安培力情况如图所示。
根据对称性可知,线圈所受安培力的合力水平向左,
故线圈向左运动。只有选项A正确。
解法二
等效法
将环形电流等效成小磁针,如图所示,
2
2
=
3
2
(2)安培力做功的实质:起传递能量的作用。
①安培力做正功:是将电源的能量转化为导线的动能或其他形式的能。
②安培力做负功:是将其他形式的能转化为电能后储存或转化为其他形式
的能。
典例1 如图所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽为l。匀强磁场的磁感
子在(d,0)点沿垂直于x轴的方向进入电场。不计粒子重力。若该粒子离开
电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ,求电场强度大小与磁感应强度大
小的比值和该粒子在电场中运动的时间。
解析 粒子运动轨迹如图所示。
粒子进入磁场后做匀速圆周运动,设磁感应强度的大小为B,
粒子质量与所带电荷量分别为m和q,圆周运动的半径为R0,
时,电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间),微粒继续运动一段
时间后,正好垂直于y轴穿出复合场。不计一切阻力,求:
(1)电场强度E的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)微粒在复合场中运动的时间。
解析 (1)微粒在到达A(l,l)之前做直线运动,受力分析如图甲所示,根据平衡
条件,有qE=mg,解得 E= 。
B.线圈向右运动
C.从上往下看顺时针转动
D.从上往下看逆时针转动
)
解析 解法一 电流元法
首先将线圈分成很多小段,每一小段可看作一直线
电流元,取其中上、下两小段分析,其截面图和受到
的安培力情况如图所示。
根据对称性可知,线圈所受安培力的合力水平向左,
故线圈向左运动。只有选项A正确。
解法二
等效法
将环形电流等效成小磁针,如图所示,
2
2
=
3
2
鲁科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 第2节 洛伦兹力 (4)
发射出阴极射线,使泡内的低压汞蒸气发出辉光,这样就可显示出电子的轨
迹。
(1)不加磁场时,电子束的运动轨迹如何?
加上磁场后,电子束的运动轨迹又如何?
(2)如果保持出射电子的速度不变,增大磁
感应强度,轨迹如何变化?如果保持磁感应强度不变,增大出射电子的速度,
轨迹又如何变化?
要点提示 (1)直线,圆。(2)轨迹圆半径减小,轨迹圆半径增大。
(2)处理方法:如图所示,将速度v沿着磁场方向和垂直于磁场方向分解,则沿
着磁场方向粒子不受洛伦兹力而做速度为v2=vcos θ的匀速直线运动;垂直
于磁场方向粒子所受洛伦兹力f=Bvqsin θ,在与磁场垂直的平面内做匀速
圆周运动,粒子的合运动为等螺距的螺旋形运动。
分析带电粒子做螺旋形运动示意图
(3)三个公式:由 f=Bvqsin
列说法正确的是( D )
A.M的电荷量大于N的电荷量
B.M的质量小于N的质量
C.M的运行时间小于N的运行时间
B.扩大为原来的2倍
C.减小为原来的 1
D.依然为零
2
解析 本题考查了洛伦兹力的计算公式f=qvB,注意公式的适用条件。若粒
子速度方向与磁场方向平行,则洛伦兹力为零,故A、B、C错误,D正确。
探究三
带电粒子在匀强磁场中的运动
情境探究
如图所示的装置叫作洛伦兹力演示仪。励磁线圈能够在两个线圈之间产
生方向与两个线圈中心连线平行的匀强磁场;玻璃泡内的电子枪(即阴极)
学习目标
1.通过实验,认识洛伦兹力。(物
理观念)
2.能判断洛伦兹力的方向,会计算
它的大小。(科学思维)
3.知道洛伦兹力与安培力之间的
关系,能推导出洛伦兹力的计算公
迹。
(1)不加磁场时,电子束的运动轨迹如何?
加上磁场后,电子束的运动轨迹又如何?
(2)如果保持出射电子的速度不变,增大磁
感应强度,轨迹如何变化?如果保持磁感应强度不变,增大出射电子的速度,
轨迹又如何变化?
要点提示 (1)直线,圆。(2)轨迹圆半径减小,轨迹圆半径增大。
(2)处理方法:如图所示,将速度v沿着磁场方向和垂直于磁场方向分解,则沿
着磁场方向粒子不受洛伦兹力而做速度为v2=vcos θ的匀速直线运动;垂直
于磁场方向粒子所受洛伦兹力f=Bvqsin θ,在与磁场垂直的平面内做匀速
圆周运动,粒子的合运动为等螺距的螺旋形运动。
分析带电粒子做螺旋形运动示意图
(3)三个公式:由 f=Bvqsin
列说法正确的是( D )
A.M的电荷量大于N的电荷量
B.M的质量小于N的质量
C.M的运行时间小于N的运行时间
B.扩大为原来的2倍
C.减小为原来的 1
D.依然为零
2
解析 本题考查了洛伦兹力的计算公式f=qvB,注意公式的适用条件。若粒
子速度方向与磁场方向平行,则洛伦兹力为零,故A、B、C错误,D正确。
探究三
带电粒子在匀强磁场中的运动
情境探究
如图所示的装置叫作洛伦兹力演示仪。励磁线圈能够在两个线圈之间产
生方向与两个线圈中心连线平行的匀强磁场;玻璃泡内的电子枪(即阴极)
学习目标
1.通过实验,认识洛伦兹力。(物
理观念)
2.能判断洛伦兹力的方向,会计算
它的大小。(科学思维)
3.知道洛伦兹力与安培力之间的
关系,能推导出洛伦兹力的计算公