洛侖磁力與現(xiàn)代技術(shù)學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1洛侖磁力與現(xiàn)代技術(shù)洛侖磁力與現(xiàn)代技術(shù)第一頁，編輯于星期二：二點 二十四分。處在勻強磁場內(nèi)部的兩個電子A和B，分別以和2v的速率垂直射入勻強磁場中，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后，哪個電子先回到原來的出發(fā)點（ ） A條件不夠無法比較 BA先到達CB先到達 D同時到達第1頁/共36頁第二頁，編輯于星期二：二點 二十四分。有三束粒子，分別是質(zhì)子（有三束粒子，分別是質(zhì)子（p），氚核（），氚核（ ）和）和粒子，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場方向粒子，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場方向射入勻強磁場，（磁場方向垂直于紙面向里）則在射入勻強磁場，（磁場方向垂直于紙面向里）則在下面四圖中，哪個圖正確地表示出這三束粒子

2、的運下面四圖中，哪個圖正確地表示出這三束粒子的運動軌跡？（動軌跡？（ ）A BC DH31第2頁/共36頁第三頁，編輯于星期二：二點 二十四分。如圖所示，帶電粒子(重力不計)在勻強磁場中，按圖中運動軌跡運動，中央是一塊薄金屬板，粒子穿過金屬板時有動能損失，則：( )A粒子帶負電 B粒子運動方向是abcdC粒子運動方向是dcba D粒子在下半周所用時間比上半周所用的時間要長 第3頁/共36頁第四頁，編輯于星期二：二點 二十四分。H11H21H31第4頁/共36頁第五頁，編輯于星期二：二點 二十四分。2 2、速度不同的兩個電子垂直磁場方向飛入磁、速度不同的兩個電子垂直磁場方向飛入磁場，運動軌跡如圖

3、。請問，哪個是速度較大場，運動軌跡如圖。請問，哪個是速度較大的電子運動軌跡？它們的周期相同嗎？的電子運動軌跡？它們的周期相同嗎？第5頁/共36頁第六頁，編輯于星期二：二點 二十四分。如圖所示，勻強磁場寬如圖所示，勻強磁場寬L=30 cm，B=3.3410-3 T，方向垂直紙面向里，方向垂直紙面向里.設(shè)一質(zhì)子以設(shè)一質(zhì)子以v=1.6105 m/s 的速度垂直于磁場的速度垂直于磁場B的方向從小孔的方向從小孔C射入磁場，然射入磁場，然后打到照相底片上的后打到照相底片上的A點點. 試求：試求：（1）質(zhì)子在磁場中運動的軌道半徑）質(zhì)子在磁場中運動的軌道半徑r；（質(zhì)子的質(zhì)量為（質(zhì)子的質(zhì)量為1.6710-27

4、kg；質(zhì)子的電荷量；質(zhì)子的電荷量為為1.610-19 C）OHLvA0C第6頁/共36頁第七頁，編輯于星期二：二點 二十四分。（2）A點距入射線方向上的點距入射線方向上的O點的距離點的距離H；（3）質(zhì)子從）質(zhì)子從C孔射入到孔射入到A點所需的時間點所需的時間t.第7頁/共36頁第八頁，編輯于星期二：二點 二十四分。質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀阿斯頓阿斯頓S0AA,B2P2P1B1_+、簡述質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)？、簡述質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)？、試分析質(zhì)譜儀的工作原理、試分析質(zhì)譜儀的工作原理：如何測定帶電粒子的荷質(zhì)比如何測定帶電粒子的荷質(zhì)比q/m如何區(qū)分和測量同位素如何區(qū)分和測量同位素加速電場速度選擇器照相底片偏轉(zhuǎn)磁場S121S第8

5、頁/共36頁第九頁，編輯于星期二：二點 二十四分。例例:一質(zhì)量為一質(zhì)量為m，電荷量為，電荷量為q的粒子，從容器的粒子，從容器A下方的下方的小孔小孔S1飄入電勢差為飄入電勢差為U的加速電場。的加速電場。然后讓粒子然后讓粒子垂直進入磁感應(yīng)強度為垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中做勻速圓周運動的勻強磁場中做勻速圓周運動，最后打到照相底片，最后打到照相底片D上（如圖所示）。上（如圖所示）。求求 ：（：（1）粒子進入）粒子進入 磁場時的速率；磁場時的速率； （2）粒子在磁場中運動的軌道半徑。）粒子在磁場中運動的軌道半徑。第9頁/共36頁第十頁，編輯于星期二：二點 二十四分。 UqSS1xPB 練習(xí)：質(zhì)譜

6、儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的練習(xí)：質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖，離子源重要工具，它的構(gòu)造原理如圖，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子產(chǎn)生的各種不同正離子束束(速度可看作為零速度可看作為零)，經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強，經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片磁場，到達記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在上，設(shè)離子在P上的位置到上的位置到入口處入口處S1的距離為的距離為x，可以判斷，可以判斷( )A、若離子束是同位素，則、若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越大越大，離子質(zhì)量越大B、若離子束是同位素，則、若離子束是同位素，則x越大，離

7、子質(zhì)量越小越大，離子質(zhì)量越小C、只要、只要x相同，則離子質(zhì)量一定相同相同，則離子質(zhì)量一定相同D、只要、只要x相同，則離子的荷質(zhì)比一定相同相同，則離子的荷質(zhì)比一定相同AD第10頁/共36頁第十一頁，編輯于星期二：二點 二十四分。 回旋加速器回旋加速器 -勞倫斯勞倫斯 A Ud第11頁/共36頁第十二頁，編輯于星期二：二點 二十四分。 例例1：關(guān)于回旋加速器中電場和磁場的作用的敘述，正確的是：關(guān)于回旋加速器中電場和磁場的作用的敘述，正確的是( )A、電場和磁場都對帶電粒子起加速作用、電場和磁場都對帶電粒子起加速作用B、電場和磁場是交替地對帶電粒子做功的、電場和磁場是交替地對帶電粒子做功的C、只有電

8、場能對帶電粒子起加速作用、只有電場能對帶電粒子起加速作用D、磁場的作用是使帶電粒子在、磁場的作用是使帶電粒子在D形盒中做勻速圓周運動形盒中做勻速圓周運動CD第12頁/共36頁第十三頁，編輯于星期二：二點 二十四分。例例3 3：回旋加速器回旋加速器 的兩個的兩個D D形盒的半徑都為形盒的半徑都為R R，用來加速質(zhì)量為，用來加速質(zhì)量為m m，帶電，帶電量為量為q q 的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為E E 后，由后，由A A 孔射出。求孔射出。求： （1 1）加速器中勻強磁場）加速器中勻強磁場B B 的方向和大小。的方向和大小。 （2 2）設(shè)兩）設(shè)兩D D形盒間的距

9、離為形盒間的距離為d d，其間電壓為，其間電壓為U U，加速到上述，加速到上述能量所需加速次數(shù)能量所需加速次數(shù). .（3 3）加速到上述能量所需時間）加速到上述能量所需時間( (不計通過縫隙的時間）。不計通過縫隙的時間）。 A Ud第13頁/共36頁第十四頁，編輯于星期二：二點 二十四分。第14頁/共36頁第十五頁，編輯于星期二：二點 二十四分。第15頁/共36頁第十六頁，編輯于星期二：二點 二十四分。第16頁/共36頁第十七頁，編輯于星期二：二點 二十四分。第17頁/共36頁第十八頁，編輯于星期二：二點 二十四分。 例例1. 質(zhì)子和氘核經(jīng)同一電壓加速，垂直進入勻強磁場中，則質(zhì)質(zhì)子和氘核經(jīng)同一

10、電壓加速，垂直進入勻強磁場中，則質(zhì)子和氘核的動能子和氘核的動能E1、E2，軌道半徑，軌道半徑r1、r2的關(guān)系是的關(guān)系是 (A)E1E2，r1r2； (B)E1E2，r1r2；(C)E1E2，r1r2； (D)E1E2，r1r2. B練習(xí)：一質(zhì)子及一練習(xí)：一質(zhì)子及一粒子，同時垂直射入同一勻強磁場中粒子，同時垂直射入同一勻強磁場中（1）若兩者由靜止經(jīng)同一電勢差加速的，則旋轉(zhuǎn)半徑之比為）若兩者由靜止經(jīng)同一電勢差加速的，則旋轉(zhuǎn)半徑之比為 ；（；（2）若兩者以相同的動能進入磁場中，則旋轉(zhuǎn)半徑之比為）若兩者以相同的動能進入磁場中，則旋轉(zhuǎn)半徑之比為 ；（；（3）若兩者以相同速度進入磁場，則旋轉(zhuǎn)半徑之比為）若

11、兩者以相同速度進入磁場，則旋轉(zhuǎn)半徑之比為 。2:11：11：2第18頁/共36頁第十九頁，編輯于星期二：二點 二十四分。 例例2.一帶電粒子沿垂直于磁場方向運動，它的一段徑跡如一帶電粒子沿垂直于磁場方向運動，它的一段徑跡如下圖所示。徑跡上的每一小段都可視為圓弧，由于帶電粒下圖所示。徑跡上的每一小段都可視為圓弧，由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減?。◣щ娏坎蛔冏邮寡赝镜目諝怆婋x，粒子的能量逐漸減?。◣щ娏坎蛔儯?，由圖可以確定此粒子帶），由圖可以確定此粒子帶_電；其運動方向從電；其運動方向從_ _向向_ _運動（用運動（用a、b表示）表示）ba正正Bba第19頁/共36頁第二十頁，編輯

12、于星期二：二點 二十四分。例例3 如圖所示，豎直向下的勻強磁場穿過光滑的絕緣水如圖所示，豎直向下的勻強磁場穿過光滑的絕緣水平面，平面上一個釘子平面，平面上一個釘子O固定一根細線，細線的另一端系一固定一根細線，細線的另一端系一帶電小球，小球在光滑水平面內(nèi)繞帶電小球，小球在光滑水平面內(nèi)繞O做勻速圓周運動做勻速圓周運動.在某時刻細在某時刻細線斷開，小球仍然在勻強磁場中做勻速圓周運動，下列說法一定錯誤線斷開，小球仍然在勻強磁場中做勻速圓周運動，下列說法一定錯誤的是的是A.速率變小，半徑變小，周期不變速率變小，半徑變小，周期不變B.速率不變，半徑不變，周期不變速率不變，半徑不變，周期不變C.速率不變，半

13、徑變大，周期變大速率不變，半徑變大，周期變大D.速率不變，半徑變小，周期變小速率不變，半徑變小，周期變小練習(xí)練習(xí). 質(zhì)量為質(zhì)量為m，電量為，電量為e的電子，繞原子核以一定半徑做勻速圓周運動，的電子，繞原子核以一定半徑做勻速圓周運動，垂直電子軌跡平面有一磁感應(yīng)強度為垂直電子軌跡平面有一磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，若電子所受到的電的勻強磁場，若電子所受到的電場力的大小是洛倫茲力大小的場力的大小是洛倫茲力大小的4倍，則電子運動角速度可能為：倍，則電子運動角速度可能為：( ) (A)2Be/m (B)3Be/m (C)4Be/ m (D)5Be/mB DA 第20頁/共36頁第二十一頁，編輯于星期二：二

14、點 二十四分。VVVV第21頁/共36頁第二十二頁，編輯于星期二：二點 二十四分。VV結(jié)論：結(jié)論：1、圓上任意兩點的切線方向即速度方向，兩切線的垂線相交點即圓心。、圓上任意兩點的切線方向即速度方向，兩切線的垂線相交點即圓心。2、圓上兩點連線即弦，弦的中垂線必過圓心。中垂線、弦和半徑構(gòu)成直角三角形。、圓上兩點連線即弦，弦的中垂線必過圓心。中垂線、弦和半徑構(gòu)成直角三角形。3、軌跡的始終兩點間的弧對應(yīng)的圓心角等于偏向角。、軌跡的始終兩點間的弧對應(yīng)的圓心角等于偏向角。運動時間：運動時間：）弧度的單位是或）度的單位是rad:(2:(3600qBmTtTt第22頁/共36頁第二十三頁，編輯于星期二：二點

15、二十四分。第23頁/共36頁第二十四頁，編輯于星期二：二點 二十四分。第24頁/共36頁第二十五頁，編輯于星期二：二點 二十四分。第25頁/共36頁第二十六頁，編輯于星期二：二點 二十四分。qtmB341qtmB382綜合題例綜合題例第26頁/共36頁第二十七頁，編輯于星期二：二點 二十四分。 （2002年全國）年全國） 、電視機的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技、電視機的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為術(shù)實現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場后，進入一圓形勻強磁場的加速電場后，進入一圓形勻強磁場區(qū)，如圖所示。磁場方向垂直于圓面。磁場區(qū)的中心為區(qū)，如圖所示。磁場方向

16、垂直于圓面。磁場區(qū)的中心為O，半徑為，半徑為r。當不加磁場時，電子束將通過。當不加磁場時，電子束將通過O點而打到屏幕的中心點而打到屏幕的中心M點。為了點。為了讓電子束射到屏幕邊緣讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，需要加磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，此時的磁場的磁感應(yīng)強度，此時的磁場的磁感應(yīng)強度B應(yīng)為多少？應(yīng)為多少？P第27頁/共36頁第二十八頁，編輯于星期二：二點 二十四分。31.0 10 C/kgqm第28頁/共36頁第二十九頁，編輯于星期二：二點 二十四分。ab作業(yè)作業(yè)2：p95 5第29頁/共36頁第三十頁，編輯于星期二：二點 二十四分。返返回回 練習(xí)：練習(xí)： 如圖所示，在垂直紙面向里的勻強磁場中，有一個帶如圖所示，在垂直紙面向里的勻強磁場中，有一個帶電量為電量為q 的正離子自的正離子自A點垂直射入磁場，沿半徑為點垂直射入磁場，沿半徑為R 的圓形軌道運的圓形軌道運動，運動半周到達動，運動半周到達B點時，由于吸收了附近若干個靜止的電子（質(zhì)量不點時，由于吸收了附近若干個靜止的電子（質(zhì)量不計），就沿另一個圓形軌道運動到計