洛伦兹力.docx

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1、5、带电粒子在磁场中运动(不计其它作用)(1)假设vB,带电粒子以速度V做运动(此情况下洛伦兹力F=O)(2)假设Vj_B,带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度、，做运动。向心力由洛伦兹力提供：=m1轨道半径公式：R=0周期：T=,频率：f=-=o角速度：=-=。Tr说明：T、F和8的两个特点：T、f和8的大小与轨道半径(R)和运动速率(V)无关，只与和关:比荷且)相同的带电粒子.在同样的匀强磁场中，T、f和S相同。m二、典例剖析1、洛仑兹力的大小和方向例1.设有一段长为L,横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,自由电荷定向移_动的速率为V。这段通电导

2、线垂直磁场方向放入磁代=三刊感应强度为B的匀强磁场中，求y(1)通电导线中的电流(2)通电导线所受的安培力(3)这段导线内的自由电荷数(4)每个电荷所受的洛伦兹力针对训练1.在图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B,带电粒子的速率均为V、带电量均为q。试求出图中带电粒子所受洛仑兹力的大小，并标出洛仑兹力的方向。()第3讲洛仑兹力教与学时同【课时目标】知识与技能：1 .能正确计算洛仑兹力的大小，会正确判断洛仑兹力的方向：2 .带电粒子在匀强电场中的运动规律；3 .带电粒子运动的半径和时间确实定过程与方法：1 .形成分析、解答问题的一般思路；2 .形成将立体图转化为平面图的技巧。情感态度价值观

3、1 .通过本专超的学习认识万变不离其中的道理：2 .掌握方法是学好物理的最好的方法之一。【重点】洛仑兹力的大小和方向【难点】圆周运动的圆心与半径确实定【突破措施】典例分析一一跟踪强化拓展变换反思总结一、知识梳理1、洛仑兹力：叫洛仑兹力。通电导线所受到的安培力实际上是作用在运动电荷上的洛仑兹力的O2、洛仑兹力的方向：用左手定那么判定。应用左手定那么要注意：(1)判定负电荷运动所受洛仑兹力的方向，应使四指指向电荷运动的一方向。(2)洛仑兹力的方向总是既垂直于又垂直于,即总是垂直于所决定的平面。但在这个平面内电荷运动方向和磁场方向却不一定垂直，当电荷运动方向与磁场方向不垂直时，应用左手定那么不可能

4、使四指指向电荷运动方向的同时让磁感线垂直穿入手心，这时只要磁感线从手心穿入即可。3、洛仑兹力的大小：F=,其中走带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角。(1)当e=90,即V的方向与B的方向垂直时，F=,这种情况下洛仑兹力0(2)当6=0,即V的方向与B的方向平行时，F=最小。(3)当v=0,即电荷与磁场无相对运动时，F=,说明了一个重要结论：磁场只对相对于磁场运动的电荷有作用力，而对相对磁场静止的电荷没有作用力。4、洛仑兹力作用效果特点：由于洛仑兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛仑兹力总是功。它只能改变运动电荷的速度(即动量的方向)，不能改变运动电荷的速度(或动能)。圆形边界（沿径向射入必沿径向

5、射出，如图7所示）2 .半径确实定：用几何知识（勾股定理、三角函数等）求出半径的大小.3 .运动时间确实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时，其运动时间表示为：I=点灯（或t=含T）.例2、（2011海南10）空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图8中的正方形为其边界.一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射.这两种粒子带同种电荷，它;XX!们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不LLXXX;同速率的粒子,不计重力.以下说法正确的选项是（）:A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同

6、C.在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D.在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大针对训练3.如图1所示，在边界PQ上方有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子同时从边界上的O点沿与PQ成角的方向以相同的速度V射入磁场中，那么关于正、负电子，以下说法不正确的选项是（）A.在磁场中运动的时间相同XXXXXxB.在磁场中运动的轨道半径相同XXXXXXC.出边界时两者的速度相同l/D.出边界点到O点处的距离相等P二二%L%例3、如图9所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B=0.10T,磁场区域半径r=5m,左侧区

7、域圆心为Oi,磁场向里，右侧区域圆心为O2,磁（Xz-,J场向外.两区域切点为C.今有质量m=3.2X10aCL26kg,带电荷量q=1.6X10Fc的某种离子，从左侧区域边缘的A点以速度V=1（）6m/s正对O的方向垂宜磁场射入，它将穿越C点后再从右侧区域穿出.求：（1）该离子通过两磁场区域所用的时间；（2）离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离（侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离）.针对训练2.每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义。假设有一个带正电的宇宙射线

8、粒子正垂直于地面向赤道射来，（如图，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地理北极），在地球磁场的作用下，它将（）A、向东偏转B、向南偏转C、向西偏转D、向北偏转二、带电粒子在匀强磁场中的运动1.圆心确实定如图2甲、乙所示，试确定两种情况下圆弧轨道的圆心，并总结此类问题的分析方法.B./l:;X/UXX3X：XWOf*XOVZ、/PS：XMJPG甲乙图2：图3图4总结两种情况下圆心确实定分别采用以下方法：（1）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（如图3所示，图中P为入射点，M为出射点）.（2）入射点和出射点的位置

9、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（如图4所示，P为入射点，M为出射点）.根据以上总结的结论可以分析下面几种常见的不同边界磁场中的运动规律：直线边界（进出磁场具有对称性，如图5（a）、（b）、（C）所示）（C）所示）平行边界（存在临界条件，如图6（a）、（b）、针对训练4.如图13所示，圆柱形区域的横截面.在没有 磁场的情况下,带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面面 径方向入射时，穿过此区域的时间为t:假设该区域加沿轴Y孑线方向的匀强磁场，磁感应强度为B,带电粒子仍以同一 初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏M

10、转了全根据上述条件可求得的物理量为()A.带电粒子的初速度B.带电粒子在磁场中运动的半径C.带电粒子在磁场中运动的周期D.带电粒子的比荷三粒子运动的极值问题解决此类问题的关健是：找准临界点.找临界点的方法是：以题目中的“恰好最大”“最高M至少”等词语为突破口，借助半径R和速度N或磁场8)之间的约束关系进行动态运动轨迹分析，确定轨迹圆和边界的关系，找出临界点，然后利用数学方法求解极值，常用结论如下：(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的凯迹与边界相切.(2)当速度V一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，那么带电粒子在有界磁场中运动的时间越长.(3)当速率I，变化时，圆周角越大，运

11、动时间越长.例4.在真空中，半径r=3xl0-2n的圆形区域内有匀强磁场，方向如图2所示，磁感应强度3=0.2T,一个带正电的粒子以初速度W=IXlO6ms从磁场边界上直径ab的一端射入磁场，该粒子的比荷4=IxlO8CZkg,不计粒子重力.(1)求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径；(2)假设要使粒子飞离磁场时有最大偏转角，求入射时为与ab的夹角8及粒子的最大偏转角.针对训练5.如图1所示，一带正电的质子以速度血从。点垂直射入，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场.两板之间距离为d,板长为d,。点是板的正中间，为使质子能从两板间射出，试求磁感应强度应满足的条件(质子的带电荷量为质量为m).针对训练6.如图3所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值.静止的带电粒子带电荷量为+g,质量为皿不计重力)，从点P经电场加速后，从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为&方向垂直于纸面向外，Co为磁场边界上的一绝缘板，它与N板的夹角为，=45。，孔Q到板的下端C的距离L，当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在8板上，求：(1)两板间电压的最大值Um：(2)CD板上可能被粒子打中的区域的长度x；(3)粒子在磁场中运动的最长时间tm.