物理63陳名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎市公開課獲獎?wù)n件

洛倫茲力的應(yīng)用第1頁(一)復(fù)習(xí)引入：1、磁場對運動電荷作用力,叫做洛侖茲力.2、洛倫茲力與安培力關(guān)系：

安培力是洛倫茲力宏觀表現(xiàn)。洛倫茲力是安培力微觀本質(zhì)。第2頁

F=qVB(V⊥B）

F=0(V∥B）當(dāng)V與B成一角度θ時，F(xiàn)=qVBsinθ

4大小:B

Fv3方向：左手定則第3頁

（二）新課教學(xué)假如帶電粒子射入勻強磁場時，初速度跟磁場方向垂直（如圖所表示），粒子在洛侖茲力作用下將做什么運動？帶電粒子在磁場中運動情況推測：垂直射入勻強磁場中運動電荷受到洛倫茲力不但與磁感應(yīng)強度方向垂直，而且跟速度方向垂直．這就表明，洛倫茲力不對粒子做功，它不改變粒子速率，只改變速度方向．由此推測：運動電荷垂直射入磁場后，在磁場中可能做勻速圓周運動．第4頁2．試驗探究:洛倫茲力演示儀工作原理：由電子槍發(fā)出電子射線能夠使管低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光，顯示出電子徑跡。兩個平行通電環(huán)形線圈可產(chǎn)生沿軸線方向勻強磁場第5頁帶電粒子在磁場中運動觀察：運動電荷在磁場中軌跡2．試驗探究洛侖茲力演示儀第6頁帶電粒子在磁場中運動觀察：運動電荷在磁場中軌跡學(xué)生觀察：1、沒有加磁場時或當(dāng)帶電粒子運動方向與磁場方向相同時，做直線運動。2、當(dāng)帶電粒子運動方向與磁場方向垂直時，做勻速圓周運動3、當(dāng)帶電粒子運動方向與磁場方向成某一夾角時，做螺旋運動。2．試驗探究洛侖茲力演示儀第7頁vB第8頁3、帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動vB一帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，速率為v，勻強磁場磁感應(yīng)強度為B，其中v與B垂直。（1）帶電粒子受到洛倫茲力（2）帶電粒子做圓周運動軌道半徑（3）帶電粒子做圓周運動周期周期T大小與帶電粒子在磁場中運動速率和半徑無關(guān)。第9頁

例

如圖

3－6－2所表示，勻強磁場磁感應(yīng)強度為B＝0.2T，方向垂直紙面向里．在磁場中P點引入一個質(zhì)量為m=

2.0×10－8kg、帶電荷量為q＝5×10－6C正粒子，以v＝10m

/s速度垂直于磁場方向開始運動，運動方向如圖所表示，不計粒子重力，磁場范圍足夠大．

(1)請在圖上大致畫出粒子做勻速圓周運動軌跡．

(2)粒子做勻速圓周運動半徑和周期為多大？圖3－6－2圖3－6－3第10頁

解：(1)由左手定則可知，正粒子在勻強磁場中應(yīng)向P點上方偏，軌跡如圖3－6－3.(2)由r＝mvqB得r＝0.2m2πm qB由T＝得T＝0.126s.第11頁C．A帶負電，B帶正電，qA＝【觸類旁通】

1．兩個質(zhì)量相等帶電粒子在同一勻速磁場中運動，磁場方向垂直紙面向外，如圖3－6－4所表示，若半徑RA∶RB＝1∶2，速度vA＝vB，則()A．A帶正電，B帶負電，qA＝qB

2B．A帶正電，B帶負電，qA＝2qB

qB

2D．A帶負電，B帶正電，qA＝2qB圖3－6－4第12頁帶負電；由R＝

解析：粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時，洛倫茲力提供向心力，一定指向圓心，由左手定則可判斷，A帶正電，Bmv

qB，mA＝mB，vA＝vB，可得qA∶qB＝RB∶RA＝2∶1，即qA＝2qB，B正確．

答案：B第13頁一、質(zhì)譜儀1、質(zhì)譜儀是測量帶電粒子質(zhì)量和分析同位素主要工具2、基本原理將質(zhì)量不等、電荷數(shù)相等帶電粒子經(jīng)同一電場加速再垂直進入同一勻強磁場，因為粒子動量不一樣，引發(fā)軌跡半徑不一樣而分開，進而分析某元素中所含同位素種類3、推導(dǎo)第14頁1．加速原理：利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電粒子動能增加，qU=Ek．2．直線加速器，多級加速如圖所表示是多級加速裝置原理圖：二、加速器（一）、直線加速器第15頁由動能定理得帶電粒子經(jīng)n極電場加速后增加動能為：

3．直線加速器占有空間范圍大，在有限空間范圍內(nèi)制造直線加速器受到一定限制．第16頁（二）、盤旋加速器V0V1V2V3V4V51、帶電粒子在兩D形盒中盤旋周

期等于兩盒狹縫之間高頻電場

改變周期，粒子每經(jīng)過一個

周期，被電場加速二次2、將帶電粒子在狹縫之間運動首尾連接起

來是一個初速度為零勻加速直線運動3、帶電粒子每經(jīng)電場加速一次，盤旋半徑就增大一次，

每次增加動能為全部各次半徑之比為：4、對于同一盤旋加速器，其粒子盤旋最大半徑是相同。5、盤旋加速器出現(xiàn)，使人類在取得含有較高能量粒子方面前進了一

大步，了解其它類型加速器：直線加速器、同時加速器、電子感應(yīng)加速器、串列加速器、電子對撞機等第17頁小結(jié)：盤旋加速器利用兩D形盒窄縫間電場使帶電粒子加速，利用D形盒內(nèi)磁場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)，帶電粒子所能取得最終能量與B和R相關(guān)，與U無關(guān)．第18頁例1：關(guān)于盤旋加速器中電場和磁場作用敘述，正確是()A、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C、只有電場能對帶電粒子起加速作用D、磁場作用是使帶電粒子在D形盒中做勻速圓周運動CD第19頁···············UqSS1xPB例2：質(zhì)譜儀是一個測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素主要工具，它結(jié)構(gòu)原理如圖，離子源S產(chǎn)生各種不一樣正離子束(速度可看作為零)，經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，抵達統(tǒng)計它攝影底片P上，設(shè)離子在P上位置到入口處S1距離為x，能夠判斷()A、若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越大B、若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越小C、只要x相同，則離子質(zhì)量一定相同D、只要x相同，則離子荷質(zhì)比一定相同AD第20頁1212例3：串列加速器是用來產(chǎn)生高能離子裝置。圖中虛線框內(nèi)為其主體原理示意圖，其中加速管中部b處有很高正電勢U，a、c兩端都有電極接地（電勢為零）?，F(xiàn)將速度很低負一價碳離子從a端輸入，當(dāng)離子抵達ｂ處時，可被設(shè)在ｂ處特殊裝置將其電子剝離，成為n價正離子，而不改變其速度大小。這些正n價碳離子從c端飛出后進入一與其速度方向垂直、磁感應(yīng)強度為B勻強磁場中，在磁場中做半徑為R圓周運動。已知碳離子質(zhì)量為m=2.0×10-26kg，U=7.5×105V，B=0.50T，n=2，基元電荷e=1.6×10-19C，求R。

=0.75m]

abc加速管加速管abC

加速管

加速管第21頁1212解：設(shè)碳離子抵達b處時速度為v1，從c端射出時速度為v2，由能量關(guān)系得：

mv12/2=eU，

mv22/2=mv12/2+neU，

進入磁場后，碳離子做圓周運動，

R=mv2/Bne，得

=0.75m]

abc加速管加速管abC

加速管

加速管第22頁三.速度選擇器在電、磁場中，若不計重力，則：1.速度選擇器只選擇速度，與電荷正負無關(guān)；2.注意電場和磁場方向搭配。第23頁速度選擇器：（1）任何一個正交勻強磁場和勻強電場組成速度選擇器。（2）帶電粒子必須以唯一確定速度（包含大小、方向）才能勻速（或者說沿直線）經(jīng)過速度選擇器。不然將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。即有確定入口和出口。（3）這個結(jié)論與粒子帶何種電荷、電荷多少都無關(guān)。＋＋＋＋＋＋＋－－－－―――v若速度小于這一速度，電場力將大于洛倫茲力，帶電粒子向電場力方向偏轉(zhuǎn)，電場力做正功，動能將增大，洛倫茲力也將增大，粒子軌跡既不是拋物線，也不是圓，而是一條復(fù)雜曲線；若大于這一速度，將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，電場力將做負功，動能將減小，洛倫茲力也將減小，軌跡是一條復(fù)雜曲線。第24頁練習(xí):在兩平行金屬板間有正交勻強電場和勻強磁場，一個帶電粒子垂直于電場和磁場方向射入場中，射出時粒子動能降低了，為了使粒子射出時動能增加，在不計重力情況下，可采取方法是：A.增大粒子射入時速度B.減小磁場磁感應(yīng)強度C.增大電場電場強度D.改變粒子帶電性質(zhì)BC第25頁四.磁流體發(fā)電機等離子體——即高溫下電離氣體，含有大量帶正電荷和負電荷微粒，總體是電中性。第26頁磁流體發(fā)電機abLvBREq=Bqv電動勢：E’=Ea電流：I=E’/（R+r）r=？流體為：等離子束目：發(fā)電第27頁五、電磁流量計Bqv=Eq=qu/d得v=U/Bd流量：Q=Sv=dU/4B流體為：導(dǎo)電液體目：測流量d··ba×××××××××××××××導(dǎo)電液體若管道為其它形狀,如矩形呢?第28頁霍爾效應(yīng)Eq=BqvI=nqvS

U=Eh（U=E’）流體為：定向移動電荷是一個現(xiàn)象hdBIAA’第29頁例6：圖為一個取得高能粒子裝置。環(huán)行區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)整均勻磁場。質(zhì)量為m，電量為+q粒子在環(huán)中做半徑為R圓周運動。A、B為兩塊中心開有小孔極板。原來電勢都為零，每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時，A板電勢升高為+U，B板電勢仍保持為零，粒子在兩板間電場中得到加速。每當(dāng)粒子離開B板時，A板電勢又降為零。粒子在電場中一次次加速下動能不停增大，而半徑不變。（1）t=0時粒子靜止在A板小孔處，在電場力作用下加速，并繞行第一圈。求

粒子繞行n圈回到A板時取得總動能EK總（2）為使粒子一直保持在半徑為R圓軌道上運動，求粒子繞行第n圈時磁

感應(yīng)強度Bn（3）求粒子繞行n圈所需總時間tn（設(shè)極板間距遠小于R）AA+UB0BO+U第30頁例3：電視機顯像管中，電子束偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)。電子束經(jīng)過電壓為U加速電場后，進入一圓形勻強磁場區(qū)，如圖所表示。磁場方向垂直于圓面。磁場區(qū)中心為O，半徑為r。當(dāng)不加磁場時，電子束將經(jīng)過O點而打到屏幕中心M點。為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)