第十六章 磁場--有答案~00BD4

1、第十六章第十六章磁磁 場場一、基本概念一、基本概念1、磁場、磁場（1）磁場是一種物質(zhì)，是以）磁場是一種物質(zhì)，是以“場場” 的形式存在的一的形式存在的一種物質(zhì)種物質(zhì)（2）磁極周圍產(chǎn)生磁場；電流周圍產(chǎn)生磁場（奧斯）磁極周圍產(chǎn)生磁場；電流周圍產(chǎn)生磁場（奧斯特）；變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場。特）；變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場。（3）磁極與磁極、電流與電流、磁極與電流之間的作）磁極與磁極、電流與電流、磁極與電流之間的作用，都是通過磁場實現(xiàn)的。用，都是通過磁場實現(xiàn)的。（4）小磁針北極在磁場中所受磁場力的方向，為磁場）小磁針北極在磁場中所受磁場力的方向，為磁場的方向。的方向。2. 磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度 （

2、B）1、定義式：、定義式：（條件是勻強磁場或（條件是勻強磁場或L很小；且很小；且LB ）。）。2、說明：、說明：（1）磁感應(yīng)強度：描述的是磁場的力的性質(zhì)，由磁）磁感應(yīng)強度：描述的是磁場的力的性質(zhì)，由磁場決定，與場決定，與 I、L、F 無關(guān)無關(guān)（2）磁感應(yīng)強度是矢量。單位是特斯拉，符號為）磁感應(yīng)強度是矢量。單位是特斯拉，符號為T（3）合成磁場與勻強磁場）合成磁場與勻強磁場ILFB =3.磁感線磁感線用來形象地描述磁場中各點的磁場方向和強弱用來形象地描述磁場中各點的磁場方向和強弱的曲線。磁感線上每一點切線方向就是該點的磁的曲線。磁感線上每一點切線方向就是該點的磁場方向，也就是在該點小磁針靜止時場方

3、向，也就是在該點小磁針靜止時N極的指向。極的指向。磁感線的疏密表示磁場的強弱。磁感線的疏密表示磁場的強弱。 磁感線是封閉曲線（和靜電場的電場線不同）磁感線是封閉曲線（和靜電場的電場線不同）安培定則（右手螺旋定則）：對直導(dǎo)線，四指安培定則（右手螺旋定則）：對直導(dǎo)線，四指指磁感線方向；對環(huán)行電流，大拇指指中心軸線指磁感線方向；對環(huán)行電流，大拇指指中心軸線上的磁感線方向；對長直螺線管大拇指指螺線管上的磁感線方向；對長直螺線管大拇指指螺線管內(nèi)部的磁感線方向。內(nèi)部的磁感線方向。(4)要熟記常見的幾種磁場的磁感線：要熟記常見的幾種磁場的磁感線： 地球磁場 通電直導(dǎo)線周圍磁場 通電環(huán)行導(dǎo)線周圍磁場 1) 定

4、義：如果在磁感應(yīng)強度為定義：如果在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中有一的勻強磁場中有一個與磁場方向垂直的平面，其面積為個與磁場方向垂直的平面，其面積為S，則定義，則定義B與與S的的乘積為穿過這個面的磁通量，用乘積為穿過這個面的磁通量，用表示。表示。 2）勻強磁場：磁感線垂直于平面的情況下，）勻強磁場：磁感線垂直于平面的情況下，B=/S，磁感應(yīng)強度又叫磁通密度。磁感應(yīng)強度又叫磁通密度。 3）勻強磁場中，）勻強磁場中，B與與S夾角為夾角為時，有時，有=BSsin。 4）是標(biāo)量，但是有方向（進(jìn)該面或出該面）。是標(biāo)量，但是有方向（進(jìn)該面或出該面）。 5）單位為韋伯，符號為）單位為韋伯，符號為Wb。 1Wb=

5、1T m2=1V s=1kg m2/（A s2）。）。 6）可以認(rèn)為穿過某個面的磁感線條數(shù)就是磁通量?？梢哉J(rèn)為穿過某個面的磁感線條數(shù)就是磁通量。 4. 磁通量磁通量練習(xí)：練習(xí)：1. 下列說法中正確的是下列說法中正確的是 A C A.磁感線可以表示磁場的方向和強弱磁感線可以表示磁場的方向和強弱B.磁感線從磁體的磁感線從磁體的N極出發(fā)，終止于磁體的極出發(fā)，終止于磁體的S極極C.磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場D.放入通電螺線管內(nèi)的小磁針，根據(jù)異名磁極相吸的原則，小磁放入通電螺線管內(nèi)的小磁針，根據(jù)異名磁極相吸的原則，小磁 針的針的N極一定指向通電螺線管的極一定指向通電

6、螺線管的S極極2. 關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法中錯誤的是關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法中錯誤的是A. 由由B= 可知，可知，B與與F成正比，與成正比，與IL成反比成反比B. 由由B= 可知，一小段通電導(dǎo)體在某處不受磁場力，說明此可知，一小段通電導(dǎo)體在某處不受磁場力，說明此 處一定無磁場處一定無磁場C. 通電導(dǎo)線在磁場中受力越大，說明磁場越強通電導(dǎo)線在磁場中受力越大，說明磁場越強D. 磁感應(yīng)強度的方向就是該處電流受力方向磁感應(yīng)強度的方向就是該處電流受力方向ILFILFABCD3.一束電子流沿一束電子流沿 x 軸正方向高速運動，如圖所示，則電子流產(chǎn)軸正方向高速運動，如圖所示，則電子流產(chǎn)生的磁場在生的磁場在

7、Z 軸上的點軸上的點P處的方向是處的方向是 A A. 沿沿y軸正方向軸正方向 B. 沿沿y軸負(fù)方向軸負(fù)方向C. 沿沿z軸正方向軸正方向 D. 沿沿z軸負(fù)方向軸負(fù)方向4. 在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止?fàn)顟B(tài)，突然發(fā)現(xiàn)小在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止?fàn)顟B(tài)，突然發(fā)現(xiàn)小磁針磁針N極向東偏轉(zhuǎn)，由此可知極向東偏轉(zhuǎn)，由此可知 C A. 一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的N極靠近小磁針極靠近小磁針 B. 一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的S極靠近小磁針極靠近小磁針 C. 可能是小磁針正上方有電子流自南向北水平通過可能是小磁

8、針正上方有電子流自南向北水平通過 D. 可能是小磁針正上方有電子流自北向南水平通過可能是小磁針正上方有電子流自北向南水平通過5. 兩根長直通電導(dǎo)線互相平行，電流方向相同兩根長直通電導(dǎo)線互相平行，電流方向相同.它它們的截面處于一個等邊三角形們的截面處于一個等邊三角形ABC的的A和和B處處.如如圖所示，兩通電導(dǎo)線在圖所示，兩通電導(dǎo)線在C處的磁場的磁感應(yīng)強度處的磁場的磁感應(yīng)強度的值都是的值都是B，則，則C處磁場的總磁感應(yīng)強度是處磁場的總磁感應(yīng)強度是 D A. 2 B B. B C. 0 D. B36. 磁鐵在高溫下或者受到敲擊時會失去磁性，根據(jù)安磁鐵在高溫下或者受到敲擊時會失去磁性，根據(jù)安培的分子電

9、流假說，其原因是培的分子電流假說，其原因是 C A.分子電流消失分子電流消失 B.分子電流的取向變得大致相同分子電流的取向變得大致相同C.分子電流的取向變得雜亂分子電流的取向變得雜亂 D.分子電流的強度減弱分子電流的強度減弱7. 根據(jù)安培假說的思想，認(rèn)為磁場是由于電荷運動產(chǎn)根據(jù)安培假說的思想，認(rèn)為磁場是由于電荷運動產(chǎn)生的，這種思想對于地磁場也適用，而目前在地球上并生的，這種思想對于地磁場也適用，而目前在地球上并沒有發(fā)現(xiàn)相對于地球定向移動的電荷，那么由此判斷，沒有發(fā)現(xiàn)相對于地球定向移動的電荷，那么由此判斷，地球應(yīng)該地球應(yīng)該 AA.帶負(fù)電帶負(fù)電 B.帶正電帶正電 C.不帶電不帶電 D.無法確定無法

10、確定 1）安培力的大?。┌才嗔Φ拇笮?L與與B垂直：垂直：F = BIL B與與L平行：平行：F = 0 L與與B夾夾角：角：F=BLIsin 2）安培力的方向）安培力的方向 用左手定則。用左手定則。 用用“同性相斥，異性相吸同性相斥，異性相吸”（只適用于磁鐵之間或（只適用于磁鐵之間或磁體位于螺線管外部時）。磁體位于螺線管外部時）。 用用“同向電流相吸，反向電流相斥同向電流相吸，反向電流相斥”（反映了磁現(xiàn)（反映了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)）?？梢园褩l形磁鐵等效為長直螺線管（不要象的電本質(zhì)）?？梢园褩l形磁鐵等效為長直螺線管（不要把長直螺線管等效為條形磁鐵）。把長直螺線管等效為條形磁鐵）。二、基本規(guī)律二、基本

11、規(guī)律1、磁場對電流的作用力、磁場對電流的作用力安培力安培力 1. 解析：先畫出導(dǎo)線所在處的磁感線，上下兩部分導(dǎo)線所受安培解析：先畫出導(dǎo)線所在處的磁感線，上下兩部分導(dǎo)線所受安培力的方向相反，使導(dǎo)線從左向右看順時針轉(zhuǎn)動；同時又受到豎直向力的方向相反，使導(dǎo)線從左向右看順時針轉(zhuǎn)動；同時又受到豎直向上的磁場的作用而向右移動（不要說成先轉(zhuǎn)上的磁場的作用而向右移動（不要說成先轉(zhuǎn)90后平移）。分析的后平移）。分析的關(guān)鍵是畫出相關(guān)的磁感線。關(guān)鍵是畫出相關(guān)的磁感線。SNI 1、如圖所示，可以自由移動的豎直導(dǎo)線中通、如圖所示，可以自由移動的豎直導(dǎo)線中通有向下的電流，不計通電導(dǎo)線的重力，僅在磁場有向下的電流，不計通電

12、導(dǎo)線的重力，僅在磁場力作用下，導(dǎo)線將如何移動？力作用下，導(dǎo)線將如何移動？練習(xí)：練習(xí)： 2.2.如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其N N 極的極的上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場垂直，給導(dǎo)線通以上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，則：（）垂直紙面向里的電流，則：（） A A磁鐵對桌面的壓力減小，且不受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面的壓力減小，且不受桌面的摩擦力作用 B B磁鐵對桌面的壓力增大，且不受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面的壓力增大，且不受桌面的摩擦力作用 C C磁鐵對桌面的壓力減小，且受到桌面所給的向左磁鐵對桌面的壓力減小

13、，且受到桌面所給的向左 的摩擦力的摩擦力 D D磁鐵對桌面的壓力增大，磁鐵對桌面的壓力增大， 且受到桌面所給的向右且受到桌面所給的向右 的摩擦力的摩擦力C 3、 如圖所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成如圖所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成角，導(dǎo)角，導(dǎo)軌寬軌寬L。勻強磁場磁感應(yīng)強度為。勻強磁場磁感應(yīng)強度為B。金屬桿長也。金屬桿長也為為L ，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，水平放在導(dǎo)軌上。當(dāng)回路總電，水平放在導(dǎo)軌上。當(dāng)回路總電流為流為I1時，金屬桿正好能靜止。求：時，金屬桿正好能靜止。求：B至少多大？這時至少多大？這時B的方向如何？的方向如何？若保持若保持B的大小不變而將的大小不變而將B的方向改為豎直向上，應(yīng)的方向改為豎直向上，應(yīng)

14、把回路總電流把回路總電流I2調(diào)到多大才調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止？能使金屬桿保持靜止？ 3 解：畫出金屬桿的截面圖。由三角形定則得，只解：畫出金屬桿的截面圖。由三角形定則得，只有當(dāng)安培力方向沿導(dǎo)軌平面向上時安培力才最小，有當(dāng)安培力方向沿導(dǎo)軌平面向上時安培力才最小，B也也最小。根據(jù)左手定則，這時最小。根據(jù)左手定則，這時B應(yīng)垂直于導(dǎo)軌平面向上，應(yīng)垂直于導(dǎo)軌平面向上，大小滿足：大小滿足：BI1L=mgsin， B=mgsin/I1L。當(dāng)當(dāng)B的方向改為豎直向上時，這時安培力的方向變?yōu)樗姆较蚋臑樨Q直向上時，這時安培力的方向變?yōu)樗较蛴?，沿?dǎo)軌方向合力為零，得平向右，沿導(dǎo)軌方向合力為零，得BI2Lco

15、s=mgsin，I2=I1/cos。（在解這類題時必須畫出截面圖，（在解這類題時必須畫出截面圖，只有在截面圖上才能正確表示各只有在截面圖上才能正確表示各力的準(zhǔn)確方向，從而弄清各矢量力的準(zhǔn)確方向，從而弄清各矢量方向間的關(guān)系）。方向間的關(guān)系）。B 4長長L=60cm質(zhì)量為質(zhì)量為m=6.010-2kg，粗細(xì)均勻的金，粗細(xì)均勻的金屬棒，兩端用完全相同的彈簧掛起，放在磁感強度為屬棒，兩端用完全相同的彈簧掛起，放在磁感強度為B=0.4T，方向垂直紙面向里的勻強磁場中，如圖，方向垂直紙面向里的勻強磁場中，如圖17所所示，若不計彈簧重力，問示，若不計彈簧重力，問 (1)要使彈簧不伸長，金屬棒中電流大小和方向如

16、何要使彈簧不伸長，金屬棒中電流大小和方向如何? (2)如在金屬中通入自左向右、大小如在金屬中通入自左向右、大小 為為I = 0.2A的電流，金屬棒下降的電流，金屬棒下降x1 =1cm，若通入金屬棒中的電流仍，若通入金屬棒中的電流仍 為為 0.2A，但方向相反，這時金屬，但方向相反，這時金屬 棒下降了多少棒下降了多少?F2F1 FmgI 4.解析：解析： (1)要使彈簧不伸長，則重力應(yīng)與安培力平衡，所以要使彈簧不伸長，則重力應(yīng)與安培力平衡，所以安培力應(yīng)向上，據(jù)左手定則可知電流方向應(yīng)向右，因安培力應(yīng)向上，據(jù)左手定則可知電流方向應(yīng)向右，因mg=BLI，所以，所以I=mg/BL=2.5A. (2)因在

17、金屬中通入自左向右、大小為因在金屬中通入自左向右、大小為I1=0.2A的電的電流，金屬棒下降流，金屬棒下降x1=1mm，由平衡條，由平衡條 件得：件得：mg=BLI+2kx1. 當(dāng)電流反向時，由平衡條件得：當(dāng)電流反向時，由平衡條件得： mg=-BLI+2kx2. 解得：解得： cmxBLImgBLImgx16.112= Bhs 5、如圖所示，質(zhì)量為、如圖所示，質(zhì)量為m的銅棒搭在的銅棒搭在U形導(dǎo)線框右端，形導(dǎo)線框右端，棒長和框?qū)捑鶠榘糸L和框?qū)捑鶠長，磁感應(yīng)強度為，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向豎的勻強磁場方向豎直向下。電鍵閉合后，在磁場力作用下直向下。電鍵閉合后，在磁場力作用下銅棒被平拋出去，下落

18、銅棒被平拋出去，下落h后的水后的水平位移為平位移為s。求閉合電鍵后通過。求閉合電鍵后通過銅棒的電荷量銅棒的電荷量Q。 5 解：閉合電鍵后的極短時間內(nèi)，銅棒受安培力向右的解：閉合電鍵后的極短時間內(nèi)，銅棒受安培力向右的沖量沖量 Ft = mv0而被平拋出去，其中而被平拋出去，其中F = BIL，而瞬時電流，而瞬時電流和時間的乘積等于電荷量和時間的乘積等于電荷量Q = I t，由平拋規(guī)律可算銅棒，由平拋規(guī)律可算銅棒離開導(dǎo)線框時的初速度離開導(dǎo)線框時的初速度 ，最終可得最終可得 。hgstsv20=hgBLmsQ2=2、磁場對運動電荷作用、磁場對運動電荷作用洛侖茲力洛侖茲力1）洛侖茲力的大?。┞鍋銎澚Φ?/p>

19、大小 V與與B垂直垂直: f = q vVB V與與B平行：平行： f = 03) 洛侖茲力的特點洛侖茲力的特點洛侖茲力對運動電荷不做功，不改變電荷運動速率洛侖茲力對運動電荷不做功，不改變電荷運動速率 洛侖茲力大小和方向都與帶電粒子運動狀態(tài)有關(guān)洛侖茲力大小和方向都與帶電粒子運動狀態(tài)有關(guān)4）洛侖茲力的方向）洛侖茲力的方向 左手定則：洛倫茲力方向既垂直于磁場，又垂直于速左手定則：洛倫茲力方向既垂直于磁場，又垂直于速度，即垂直于度，即垂直于v和和B所組成的平面所組成的平面 注意：負(fù)電荷所受洛侖茲力方向的判斷注意：負(fù)電荷所受洛侖茲力方向的判斷2）洛侖茲力的方向）洛侖茲力的方向 左手定則：左手定則： 注

20、意：負(fù)電荷所受注意：負(fù)電荷所受洛侖茲力方向的判斷洛侖茲力方向的判斷 1、帶電量為、帶電量為q的粒子，在勻強磁場中運動，下面說法正確的粒子，在勻強磁場中運動，下面說法正確的是（的是（ B ） A只要速度大小相同，所受的洛倫茲力就相同只要速度大小相同，所受的洛倫茲力就相同 B如果把如果把q改為改為q，且速度反向大小不變，則所受的洛倫茲，且速度反向大小不變，則所受的洛倫茲力大小、方向均不變力大小、方向均不變 C只要帶電粒子在磁場中運動，就一定受洛倫茲力作用只要帶電粒子在磁場中運動，就一定受洛倫茲力作用 D帶電粒子受洛倫茲力小，則該磁場的磁感應(yīng)強度小帶電粒子受洛倫茲力小，則該磁場的磁感應(yīng)強度小練習(xí)：練

21、習(xí)： 2、長為、長為L的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，如圖所示，的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，如圖所示，磁感強度為磁感強度為B，板間距離也為，板間距離也為L，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量，電量為為q的帶正電粒子（不計重力），從左邊極板間中點處垂直磁感的帶正電粒子（不計重力），從左邊極板間中點處垂直磁感線以速度線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是：法是：A B A 使粒子的速度使粒子的速度v5BqL/4m； B 使粒子的速度使粒子的速度vBqL/m； D使粒子速度使粒子速度BqL/4mv

22、5BqL/4m。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(xì)線，細(xì)線的另一端固定一根細(xì)線，細(xì)線的另一端系一帶電小球，小球在光滑水平面內(nèi)繞系一帶電小球，小球在光滑水平面內(nèi)繞O做勻速圓周運做勻速圓周運動動.在某時刻細(xì)線斷開，小球仍然在勻強磁場中做勻速圓在某時刻細(xì)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周運動，下列說法一定錯誤的是 AA.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，半徑變大，周

23、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4、如圖所示，一個帶正電、如圖所示，一個帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，若小帶電體的質(zhì)量為，若小帶電體的質(zhì)量為m，為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該（，為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該（ ）A使使B的數(shù)值增大的數(shù)值增大B使磁場以速率使磁場以速率 向上移動向上移動C使磁場以速率使磁場以速率 向右移動向右移動D使磁場以速率使磁場以速率 向左移動向左移動qBmgV/=qBmgV/=qBmgV/=5、單擺擺長、單擺擺長

24、L，擺球質(zhì)量為，擺球質(zhì)量為m，帶有電荷，帶有電荷q，在垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強度為在垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中的勻強磁場中擺動，當(dāng)其向左、向右通過最低點時，線上拉力擺動，當(dāng)其向左、向右通過最低點時，線上拉力大小是否相等？大小是否相等？6、三個帶等量正電荷的粒子、三個帶等量正電荷的粒子 、 、 （所受重力不（所受重力不計）以相同的初動能水平射入正交的電磁場中，軌跡如計）以相同的初動能水平射入正交的電磁場中，軌跡如圖所示，則可知它們的質(zhì)量分別為圖所示，則可知它們的質(zhì)量分別為 、 、 大小次大小次序為序為_，入射時的初動量大小次序為，入射時的初動量大小次序為_（設(shè)（設(shè)初動量為初動量為

25、 、 、 ）abcambmcmaPbPcPabc 6、解析：、解析： ； 設(shè)勻強電場的電場強度為設(shè)勻強電場的電場強度為E，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B：對：對： 對：對： 對：對： 則：則：因初動能相同有：因初動能相同有：初動量：初動量： ， .abcmmmcbaPPPBqvqEaBEvaBqvqEb=BEvb=BqvqEcBEvccbavvvabcmmmkEmmvP2=cbaPPP三、基本方法三、基本方法1. 帶電粒子在磁場中勻速圓周運動帶電粒子在磁場中勻速圓周運動1) 軌道半徑：由軌道半徑：由 解得解得2）運動周期：由）運動周期：由 解得解得 rvmBqv2=Bqmvr

26、 =VrT=2qBmT=2練習(xí)：練習(xí)： 1 1在勻強磁場中，一個帶電粒子做勻速圓周運動，如果突然將在勻強磁場中，一個帶電粒子做勻速圓周運動，如果突然將磁場的磁感應(yīng)強度增加一倍，則：磁場的磁感應(yīng)強度增加一倍，則： A. A. 粒子運動速率增加一倍，周期變?yōu)樵瓉硪话肓Ｗ舆\動速率增加一倍，周期變?yōu)樵瓉硪话?B B. . 子運動速率增加一倍，運動半徑增加一倍子運動速率增加一倍，運動半徑增加一倍 C C粒子運動速率不變，周期減半粒子運動速率不變，周期減半 D D粒子運動速率不變，周期不變粒子運動速率不變，周期不變Cmq/ 2.如圖所示的矩形如圖所示的矩形abcd范圍內(nèi)有垂直紙面向外的磁感應(yīng)強范圍內(nèi)有垂直

27、紙面向外的磁感應(yīng)強度為度為B的勻強磁場，且的勻強磁場，且ab長度為長度為L，現(xiàn)有荷質(zhì)，現(xiàn)有荷質(zhì)比為比為 的正高離子在的正高離子在a處沿處沿ab方向射入方向射入磁場，求離子通過磁場后的橫向偏移磁場，求離子通過磁場后的橫向偏移 y 和和偏向角偏向角 （設(shè)離子剛好從（設(shè)離子剛好從C點飛出）點飛出）2.解析：離子作勻速圓周運動從解析：離子作勻速圓周運動從 ，知圓心在，知圓心在圖中的圖中的O處，即處，即a、c兩處速度垂線的交點處兩處速度垂線的交點處橫向偏移：橫向偏移：故有：故有：從圖中可知偏向角從圖中可知偏向角 即為圓心角，而：即為圓心角，而：ca 22LRRdoaoy=BqmvRRmvBqv/2=22

28、)(LBqmvBqmvy=RL/sin =mvBqLarcsin=3.如圖，一束質(zhì)量、速度和電量不等的正離子垂直地如圖，一束質(zhì)量、速度和電量不等的正離子垂直地射入勻強磁場和勻強電場正交的區(qū)域里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些射入勻強磁場和勻強電場正交的區(qū)域里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些離子保持原來的運動方向，未發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)如果讓這離子保持原來的運動方向，未發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)如果讓這些不偏轉(zhuǎn)離子進(jìn)入另一勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)這些離子又分些不偏轉(zhuǎn)離子進(jìn)入另一勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)這些離子又分裂成幾束對這些進(jìn)入后一磁場的離子，可得出結(jié)論：裂成幾束對這些進(jìn)入后一磁場的離子，可得出結(jié)論：A它們的電量與質(zhì)量之比一定各不相同它們的電量與質(zhì)量之比一定各不相同

29、DB它們的動能一定各不相同；它們的動能一定各不相同；C它們的電量一定各不相同；它們的電量一定各不相同；D它們的質(zhì)量一定各不相同；它們的質(zhì)量一定各不相同；4.一個帶電粒子，沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場，一個帶電粒子，沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場，粒子的一段徑跡如圖所示，徑跡上的每一小段都可近似粒子的一段徑跡如圖所示，徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能看成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娏坎蛔儯膱D中量逐漸減?。◣щ娏坎蛔儯膱D中可以確定粒子從可以確定粒子從_點到點到_點運動，點運動，粒子是粒子是_（填正、負(fù)或不帶電）電（填正、

30、負(fù)或不帶電）電.粒子從粒子從 點到點到 點，帶正電點，帶正電 ba 5. 氫的同位素氕、氘、氚的原子核分別以相同的氫的同位素氕、氘、氚的原子核分別以相同的速率和相等的動量值在勻強磁場中在垂直磁場方向的速率和相等的動量值在勻強磁場中在垂直磁場方向的平面內(nèi)做勻速圓周運動，試分別確定他們的軌道半徑平面內(nèi)做勻速圓周運動，試分別確定他們的軌道半徑之比之比 和運動周期之比和運動周期之比 321:RRR321:TTT5. 解析：氕、氘、氚的原子核電荷量之比為解析：氕、氘、氚的原子核電荷量之比為 ，質(zhì)，質(zhì)量之比為量之比為 由洛倫茲力提供向心力得：由洛倫茲力提供向心力得： 。（1）以相同速率運動時，）以相同速率

31、運動時， ，所以所以 。（2）以相同動量值運動時）以相同動量值運動時, ，所以所以1:1:1:321=qqq3:2:1:321=mmmqBmTqBmvR2;=qmTqmR,3:2:1:; 3:2:1:321321=TTTRRRqmTqR,13:2:1:; 1:1:1:321321=TTTRRR2. 帶電粒子在有界磁場中的運動帶電粒子在有界磁場中的運動1 ) 1 ) 處理的方法：處理的方法：描軌跡描軌跡 畫半徑畫半徑 定圓心定圓心2 ) 2 ) 確定軌道半徑：由幾何關(guān)系確定半徑確定軌道半徑：由幾何關(guān)系確定半徑3 ) 3 ) 確定運動時間：確定運動時間： 由磁偏角和周期求時間：由磁偏角和周期求時間

32、： 或或 由弧長和速度求時間：由弧長和速度求時間：qBmTt=222qBmTt=2360360VSt =練習(xí)：練習(xí)： 1.如圖所示，一束電子（電量為如圖所示，一束電子（電量為e）以速度）以速度v垂垂直射入磁感強度為直射入磁感強度為B，寬度為，寬度為d 的勻強磁場中，的勻強磁場中，穿透磁場時速度方向與電子原來入穿透磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角是射方向的夾角是30，則電子的，則電子的質(zhì)量是質(zhì)量是 ，穿透磁場的時間，穿透磁場的時間是是 。30AB VV1. 解析：電子在磁場中運動，只受洛侖茲力作用，故其解析：電子在磁場中運動，只受洛侖茲力作用，故其軌跡是圓弧的一部分，又因為軌跡是圓弧的一部

33、分，又因為fv，故圓心在電子穿入和，故圓心在電子穿入和穿出磁場時受到洛侖茲力指向交點上，如圖中的穿出磁場時受到洛侖茲力指向交點上，如圖中的O點，由點，由幾何知識知，幾何知識知，AB間圓心角間圓心角30，OB為半徑。為半徑。 1) r = d/sin30= 2d， 由由 r = mv/Be 得得 m = 2dBe / v 2) 又又AB圓心角是圓心角是30， 穿透時間穿透時間t=T / 12， 故故 t =d / 3v。2解析：解析： （1）粒子運動軌跡如圖）粒子運動軌跡如圖3中虛線所示。中虛線所示。（2）由圖中幾何關(guān)系知：）由圖中幾何關(guān)系知： 則則 由由 得得 將將式代入式代入得：得：RSR2

34、=12 =SRRmvBqv2=mqBRv =mqBS) 12(m) 12(qBSv=2如圖所示：在如圖所示：在POQ區(qū)域內(nèi)分布有磁感應(yīng)強度為區(qū)域內(nèi)分布有磁感應(yīng)強度為B的的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，有一束負(fù)離子流沿紙勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，有一束負(fù)離子流沿紙面垂直于磁場邊界面垂直于磁場邊界OQ方向從方向從A點射入磁場，已知點射入磁場，已知AO=S，POQ=45，負(fù)離子質(zhì)量為，負(fù)離子質(zhì)量為m，電量大小為，電量大小為q（1）做出）做出負(fù)離子在磁場中運動的軌跡。（負(fù)離子在磁場中運動的軌跡。（2）要使）要使負(fù)離子不從負(fù)離子不從OP邊界射出，它進(jìn)入磁場邊界射出，它進(jìn)入磁場時的速度最大值是多少

35、？時的速度最大值是多少？ 3. 一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m電荷量為電荷量為q 的帶電粒子從的帶電粒子從 x 軸上的軸上的P（a，0）點以速度）點以速度v，沿與，沿與x正方向成正方向成60的方向射的方向射入第一象限內(nèi)的勻強磁場中，并恰好垂直于入第一象限內(nèi)的勻強磁場中，并恰好垂直于y 軸射出第軸射出第一象限。求勻強磁場的磁感應(yīng)強度一象限。求勻強磁場的磁感應(yīng)強度B和射出點的坐標(biāo)。和射出點的坐標(biāo)。aqmvBBqmvar23,32=得a33.解析：由射入、射出點的半徑可找到圓心解析：由射入、射出點的半徑可找到圓心O /，并得，并得出半徑為出半徑為 ；射出點坐標(biāo)為射出點坐標(biāo)為（ 0， ）。）。yxoBvv a

36、O/M NB Ov 4.如圖直線如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強度為上方有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。正、的勻強磁場。正、負(fù)電子同時從同一點負(fù)電子同時從同一點O以與以與MN成成30角的同樣速度角的同樣速度v射入射入磁場（電子質(zhì)量為磁場（電子質(zhì)量為m，電荷為，電荷為e），），它們從磁場中射出時相距多遠(yuǎn)？它們從磁場中射出時相距多遠(yuǎn)？射出的時間差是多少？射出的時間差是多少？4.解析：由公式知，它們的半徑和周期是相同的。只是偏轉(zhuǎn)方向相解析：由公式知，它們的半徑和周期是相同的。只是偏轉(zhuǎn)方向相反。先確定圓心，畫出半徑，由對稱性知：射入、射出點和圓心恰反。先確定圓心，畫出半徑，由對稱性知：射入、射出點和圓心恰好組成

37、正三角形。所以兩個射出點相距好組成正三角形。所以兩個射出點相距2r，由圖還可看出，經(jīng)歷時，由圖還可看出，經(jīng)歷時間相差間相差2T/3。答案為射出點相距。答案為射出點相距 ，時間差為，時間差為 。關(guān)鍵是找圓心、找半徑和用對稱。關(guān)鍵是找圓心、找半徑和用對稱。Bemvs2=Bqmt34= 5 5勻強磁場分布在半徑為勻強磁場分布在半徑為R R 的圓內(nèi)，磁感應(yīng)的圓內(nèi)，磁感應(yīng)強度為強度為B B，CD CD 是圓的直徑質(zhì)量為是圓的直徑質(zhì)量為m m、電量為、電量為q q 的的帶正電粒子，由靜止開始經(jīng)加速電場加速后，沿帶正電粒子，由靜止開始經(jīng)加速電場加速后，沿著與直徑著與直徑CD CD 平行且相距平行且相距0.6

38、0.6R R 的直線從的直線從A A點進(jìn)入磁點進(jìn)入磁場，如圖若帶電粒子在磁場中場，如圖若帶電粒子在磁場中運動的時間是運動的時間是 求粒子的動求粒子的動量大小和加速電場的加速電壓量大小和加速電場的加速電壓qBm2R4 . 1=1O 5解析：帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期是解析：帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期是 ，粒子在磁場運動的時間是粒子在磁場運動的時間是T T4 4粒子從粒子從A A點進(jìn)入磁場后，從點進(jìn)入磁場后，從E E點射點射出，如圖所示出，如圖所示O O為磁場圓的圓心，為磁場圓的圓心，AOCAOCa a ，sinsin a a0.60.6粒粒子做圓周運動的圓心是子做圓周運動的圓

39、心是 點，半徑點，半徑 ， ， 由圖可知由圖可知 ， ， qBmT2=rAO=1CDAO=1=451COO)45sin(45sin=rR粒子做圓周運動的半徑粒子做圓周運動的半徑 ，得粒子的動量大小為得粒子的動量大小為 ，加速電壓為，加速電壓為 )cos(sin= RrqBmvr =mRqBmqpU22298.02=qRBmvp4 . 1=1 6如圖甲所示，在兩平行金屬板的中線如圖甲所示，在兩平行金屬板的中線OO某處放置一個粒子某處放置一個粒子源，粒子沿源，粒子沿OO方向連續(xù)不斷地放出速度方向連續(xù)不斷地放出速度 的帶正的帶正電的粒子。在直線電的粒子。在直線MN的右側(cè)分布有范圍足夠大的勻強磁場，磁

40、感的右側(cè)分布有范圍足夠大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度應(yīng)強度B=0.01 T，方向垂直紙面向里，方向垂直紙面向里，MN與中線與中線OO垂直。兩平垂直。兩平行金屬板間的電壓行金屬板間的電壓U隨時間變化的隨時間變化的Ut圖線如圖乙所示。已知帶電圖線如圖乙所示。已知帶電粒子的荷質(zhì)比粒子的荷質(zhì)比 ，粒子的重力和粒子之間的作用，粒子的重力和粒子之間的作用力均可忽略不計，若力均可忽略不計，若 時刻粒子源放出的粒子恰能從平行金時刻粒子源放出的粒子恰能從平行金屬板邊緣離開電場（設(shè)在每個粒子通過電場區(qū)域的時間內(nèi)，可以把屬板邊緣離開電場（設(shè)在每個粒子通過電場區(qū)域的時間內(nèi)，可以把板間的電場看作是恒定的）。求：板間的電場看作

41、是恒定的）。求： （1） 時刻粒子源放出的粒子離開電場時的速度大小和方時刻粒子源放出的粒子離開電場時的速度大小和方向向 （2）從粒子源放出的粒子）從粒子源放出的粒子 在在 磁場中運動的最短磁場中運動的最短 時間和最長時間。時間和最長時間。sm /100.150=kgCmq/100.18=st1 .0=st1 .0= M N OO/+- 圖甲圖甲 t/s 0.2 0.40.3 0.1 0 100 U/V 圖乙圖乙6解析：解析： （1）設(shè)板間距為）設(shè)板間距為d，t = 0.1s時刻釋放的粒子在板間做類平拋運動時刻釋放的粒子在板間做類平拋運動 在沿電場方向上在沿電場方向上 粒子離開電場時，沿電場方向

42、的分速度粒子離開電場時，沿電場方向的分速度 粒子離開電場時的速度粒子離開電場時的速度 粒子在電場中的偏角為粒子在電場中的偏角為 由由得得 222tdmqUd=tdmqUvy=220yvvv=0tany=smmqUvv/104 . 1520=451tan20=mvqU （2）帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期）帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期不同時刻釋放的粒子在電場中的偏角不同時刻釋放的粒子在電場中的偏角 不同，進(jìn)入磁場后在磁場不同，進(jìn)入磁場后在磁場中運動的時間不同，中運動的時間不同， 大的磁場中的偏角大，運動時間長。大的磁場中的偏角大，運動時間長。 時刻釋放的粒子，在電場中的偏角

43、為時刻釋放的粒子，在電場中的偏角為0，在磁場中運動的，在磁場中運動的時間最短時間最短 時刻釋放的粒子，在電場中的偏角最大為時刻釋放的粒子，在電場中的偏角最大為45，在磁場，在磁場中的運動時間中的運動時間 sqBmT61022=0=tsTt611012=st1 . 0=sTt62105 . 143=3. 帶電粒子在復(fù)合場中的運動帶電粒子在復(fù)合場中的運動 1) 復(fù)合場指的是重力場、電場和磁場中兩個或三個復(fù)合場指的是重力場、電場和磁場中兩個或三個場同時存在的場。場同時存在的場。 2）帶電粒子在復(fù)合場中運動要考慮重力、電場力和）帶電粒子在復(fù)合場中運動要考慮重力、電場力和磁場力，要注意磁場力（即洛侖茲力

44、）的特點。磁場力，要注意磁場力（即洛侖茲力）的特點。 3）解決）解決帶電粒子在復(fù)合場中的運動問帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題，與解決力題，與解決力學(xué)中物體的運動問題基本相同。學(xué)中物體的運動問題基本相同。 4）對于）對于帶電粒子在復(fù)合場中的運動問帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題，所用的規(guī)題，所用的規(guī)律和方法與力學(xué)的問題基本相同。律和方法與力學(xué)的問題基本相同。 例例1. 一個帶電微粒在圖示的正交勻強電場和勻強磁一個帶電微粒在圖示的正交勻強電場和勻強磁場中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動。則該場中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動。則該帶電微粒必然帶帶電微粒必然帶_，旋轉(zhuǎn)方向為，旋轉(zhuǎn)方向為_。若已知圓半徑為若已知圓半徑為r

45、，電場強度為，電場強度為E磁感應(yīng)磁感應(yīng)強度為強度為B，則線速度為，則線速度為_。E B解析：因為必須有電場力與重力平衡，所以必為負(fù)電；由左手定解析：因為必須有電場力與重力平衡，所以必為負(fù)電；由左手定則得逆時針轉(zhuǎn)動；再由則得逆時針轉(zhuǎn)動；再由EBrgvBqmvrmgEq=得和練習(xí)：練習(xí)：1 1空間某一區(qū)域中只存在著勻強磁場和勻強電場，在空間某一區(qū)域中只存在著勻強磁場和勻強電場，在這個區(qū)域內(nèi)有一個帶電粒子，關(guān)于電場和磁場的情況，這個區(qū)域內(nèi)有一個帶電粒子，關(guān)于電場和磁場的情況，下列敘述正確的是（下列敘述正確的是（ ） A A如果電場與磁場方向在同一直線上，則帶電粒子如果電場與磁場方向在同一直線上，則帶

46、電粒子的動量方向一定改變的動量方向一定改變 B B如果電場與磁場方向在同一直線上，則帶電粒子如果電場與磁場方向在同一直線上，則帶電粒子的動能一定改變的動能一定改變 C C如果帶電粒子的動量的方向保持不變，則電場與如果帶電粒子的動量的方向保持不變，則電場與磁場方向一定互相垂直磁場方向一定互相垂直 D D如果帶電粒子的動能保持不變，則電場與磁場方如果帶電粒子的動能保持不變，則電場與磁場方向一定互相垂直向一定互相垂直B DB D 2 2如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為 、帶電量為、帶電量為 的粒子，從兩的粒子，從兩平行電極板正中央垂直電場線和磁感線以速度平行電極板正中央垂直電場線和磁感線以速度 飛入

47、已飛入已知兩板間距離為知兩板間距離為 ，磁感應(yīng)強度為，磁感應(yīng)強度為B B，這時粒子恰能直線，這時粒子恰能直線穿過電場和磁場區(qū)域（重力不計）今將磁感應(yīng)強度增大穿過電場和磁場區(qū)域（重力不計）今將磁感應(yīng)強度增大到某值，則粒子將落到極板上當(dāng)?shù)侥持?，則粒子將落到極板上當(dāng)粒子落到極板上時的動能為多少？粒子落到極板上時的動能為多少？mqvdEKE 2 2解析：粒子恰能直線穿過電場和磁場區(qū)域時，設(shè)電場強度解析：粒子恰能直線穿過電場和磁場區(qū)域時，設(shè)電場強度為為 ，則：，則： 將將B B 增大到某值使粒子落到極板上，增大到某值使粒子落到極板上，此時粒子具有的動能為此時粒子具有的動能為 ，由動能定理有：，由動能定理

48、有：vBEqvBqE=,2212mvEdqEk=)(21212122qdvBmvqdEmvEk= 3 3如圖所示是水平向右的勻強電場（場強為如圖所示是水平向右的勻強電場（場強為E E）和垂）和垂直紙面向里的水平勻強磁場（磁感應(yīng)強度為直紙面向里的水平勻強磁場（磁感應(yīng)強度為B B ）并存的）并存的區(qū)域其中有一個足夠長的水平光滑絕緣面，面上的區(qū)域其中有一個足夠長的水平光滑絕緣面，面上的O O點放一個質(zhì)量為點放一個質(zhì)量為m m、帶正電、電量為、帶正電、電量為q q的小物塊釋放后，的小物塊釋放后，物塊自靜止開始運動求物塊在水平物塊自靜止開始運動求物塊在水平面上滑行的最大位移和物塊在水平面面上滑行的最大位

49、移和物塊在水平面上滑動過程中電場力對物塊做的功上滑動過程中電場力對物塊做的功3 3解析：解析：物塊在水平方向上，在電場力作用下由靜止開始做勻加速運動，物塊在水平方向上，在電場力作用下由靜止開始做勻加速運動，隨速度增大，水平面的支持力減小，當(dāng)支持力減到隨速度增大，水平面的支持力減小，當(dāng)支持力減到0 0時（重力與磁時（重力與磁場力相等），物塊將要離開水平面場力相等），物塊將要離開水平面EBqgms23232=22232BqgmW = 4 4如圖所示，一電子沿如圖所示，一電子沿M M 孔水平射入垂直紙面的勻孔水平射入垂直紙面的勻強磁場區(qū)域強磁場區(qū)域，經(jīng)，經(jīng)P P 孔進(jìn)入水平勻強電場區(qū)域孔進(jìn)入水平勻強

50、電場區(qū)域，最后，最后到達(dá)到達(dá)N N 孔，已知孔，已知 ，電子電量為，電子電量為 ，質(zhì)，質(zhì)量為量為 ，入射速度為，入射速度為V V0 0求：求：（1 1）試判斷磁場與電場方向，）試判斷磁場與電場方向，并寫出電場強度大?。徊懗鲭妶鰪姸却笮?；（2 2）粗略畫出電子運動軌跡，）粗略畫出電子運動軌跡，說明它們是什么圖線；說明它們是什么圖線；（3 3）確定電子到達(dá)）確定電子到達(dá)N N 孔時的速度孔時的速度ROPONOM=emMNPV0OveRmvE202= 4 4解析：（解析：（1 1）電子在）電子在區(qū)做勻速圓周運動到達(dá)區(qū)做勻速圓周運動到達(dá)P P點，則磁點，則磁場方向是垂直紙面向外；電子在場方向是垂直紙

51、面向外；電子在區(qū)做類平拋運動到區(qū)做類平拋運動到N N點，則電點，則電場的方向是水平向右依題條件：場的方向是水平向右依題條件： 在磁場在磁場區(qū)：區(qū)：在電場在電場區(qū)：區(qū)： ， （2 2）電子運動軌跡如圖）電子運動軌跡如圖7 7（乙）在（乙）在區(qū)內(nèi)為圓弧，在區(qū)內(nèi)為圓弧，在區(qū)內(nèi)是區(qū)內(nèi)是拋物線拋物線（3 3）由動能定理，設(shè)電子到達(dá)）由動能定理，設(shè)電子到達(dá)N N 孔的孔的速度為速度為 ，則：，則：eBmvR0=202)(2121vRmeEatR=02025,2121vveERmvmv= 5如圖，在地面附近，坐標(biāo)系如圖，在地面附近，坐標(biāo)系 Xoy Xoy 在豎直平面內(nèi)，在豎直平面內(nèi)，空間有沿水平方向垂直于紙

52、面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)空間有沿水平方向垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為強度大小為B B，在，在x x 0 0的空間內(nèi)還有沿的空間內(nèi)還有沿x x軸負(fù)方向的勻強軸負(fù)方向的勻強電場，場強大小為電場，場強大小為E E，一個帶正電的油滴經(jīng)圖中，一個帶正電的油滴經(jīng)圖中x x軸上的軸上的M M點，沿著與水平方向成角點，沿著與水平方向成角a a 3030的斜向下的直線運動，的斜向下的直線運動，進(jìn)入進(jìn)入x x0 0 的區(qū)域要使油滴進(jìn)入的區(qū)域要使油滴進(jìn)入x x0 0區(qū)域后能在豎直平區(qū)域后能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，需在面內(nèi)做勻速圓周運動，需在 x x0 0區(qū)域內(nèi)加一個勻強電區(qū)域內(nèi)加一個勻強電場若帶電

53、油滴做圓周運動通過場若帶電油滴做圓周運動通過x x 軸上的軸上的N N點，且點，且M O M O O NO N求：（求：（1 1）試說明油滴在）試說明油滴在x x0 0的空間中做勻速直線運動的理由，的空間中做勻速直線運動的理由，并求其速率的大小；（并求其速率的大??；（2 2）在）在x x0 0空間內(nèi)所加電場的場強大小和方向空間內(nèi)所加電場的場強大小和方向（3 3）油滴從）油滴從x x 軸上的軸上的M M點開始到達(dá)點開始到達(dá)X X 軸上的軸上的N N點所用的時間點所用的時間EEE3ctg= 5 5解析：（解析：（1 1） （2 2） （3 3） BE2E3gBE3)332( 提示：如圖所示，帶電油

54、滴在提示：如圖所示，帶電油滴在x x 0 0區(qū)域內(nèi)受重力區(qū)域內(nèi)受重力mgmg、電場力、電場力qE qE 和磁場力和磁場力f f，三力平衡有，三力平衡有 ， ，得油滴的，得油滴的速率速率 油滴進(jìn)入油滴進(jìn)入x x0 0區(qū)域后受電場力區(qū)域后受電場力 和重力和重力mg mg 以及磁場力以及磁場力f f，做勻速圓周運動，做勻速圓周運動，則重力和電場力一定要大小相等、方向相反則重力和電場力一定要大小相等、方向相反則則 ，電場強度，電場強度 ，方向豎直向上如圖，方向豎直向上如圖，OPN OPN 6060， ，則，則 為油滴做圓周運動的圓心設(shè)為油滴做圓周運動的圓心設(shè) ， ，sinqEqvB =ctgqEmg

55、=BEv2=Eq mgEq=油滴由油滴由M M點到點到P P點的時間點的時間 ，由，由P P點到點到N N點做勻速圓周運點做勻速圓周運動的時間動的時間 . .油滴由油滴由M M點到點到N N點的時間點的時間 MPPO1NOPO11=1ORPO=1qBmvR =1201NPOqBmvRt331=qBmt322=gBEttt3)332(21=4、加速器、加速器: （1）直線加速器：）直線加速器：（2）回旋加速器：）回旋加速器：1 1）知道回旋加速器的基本構(gòu)造及工作原理）知道回旋加速器的基本構(gòu)造及工作原理2 2）知道回旋加速器）知道回旋加速器 的基本用途。的基本用途。3 3）能夠解決有關(guān)回旋）能夠解

56、決有關(guān)回旋 加速器的問題。加速器的問題。B交變電壓的周期：和粒子在磁場中運動的周期相等，交變電壓的周期：和粒子在磁場中運動的周期相等， 即即 T電電=帶電粒子在帶電粒子在D形金屬盒內(nèi)運動的軌道半徑：是不等距形金屬盒內(nèi)運動的軌道半徑：是不等距 分布的，即分布的，即 粒子獲得的能量粒子獲得的能量( (動能）：回旋加速器的直徑越大，動能）：回旋加速器的直徑越大， 粒子獲得的能量就越大粒子獲得的能量就越大 ，即，即Ek n= 粒子在回旋加速器內(nèi)運動的時間粒子在回旋加速器內(nèi)運動的時間 ： t = n T = = 。qBT2=12121=nnrrnnmrBqn2222mUrqBn422qBm2UBrn22

57、練習(xí)：練習(xí)： 1 1用同一回旋加速器分別對質(zhì)子（用同一回旋加速器分別對質(zhì)子（ ）和氘核）和氘核 （ ）加速后）加速后 A A質(zhì)子獲得的動能大于氘核獲得的動能質(zhì)子獲得的動能大于氘核獲得的動能 B B質(zhì)子獲得的動能等于氘核獲得的動能質(zhì)子獲得的動能等于氘核獲得的動能 C C質(zhì)子獲得的動能小于氘核獲得的動能質(zhì)子獲得的動能小于氘核獲得的動能 D D無法判斷無法判斷H11H21 2 2有一個回旋加速器，有一個回旋加速器，D D 形半圓盒直徑為形半圓盒直徑為d d，磁，磁 感應(yīng)強度為感應(yīng)強度為B B，用它分別加速質(zhì)子和，用它分別加速質(zhì)子和 ，則，則 A A 質(zhì)子被加速后獲得的最大動能是粒子質(zhì)子被加速后獲得的

58、最大動能是粒子 的的2 2倍倍 B B 質(zhì)子和質(zhì)子和 粒子加速后獲得的最大動能相等粒子加速后獲得的最大動能相等 C C 加速質(zhì)子時交流電壓頻率是加速加速質(zhì)子時交流電壓頻率是加速 粒子的粒子的2 2倍倍 D D加速質(zhì)子和加速質(zhì)子和 粒子時電壓的頻率相同粒子時電壓的頻率相同 3 3如圖所示，粒子回旋加速器由兩個如圖所示，粒子回旋加速器由兩個D D 型盒組成，型盒組成，在在D D 型盒的縫隙處加交變電壓，整個裝處在勻強磁場型盒的縫隙處加交變電壓，整個裝處在勻強磁場中，從中，從O O點輸入的帶電粒子經(jīng)過電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)的點輸入的帶電粒子經(jīng)過電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)的反復(fù)運動，最后可以從邊緣由導(dǎo)出裝置導(dǎo)出。

59、反復(fù)運動，最后可以從邊緣由導(dǎo)出裝置導(dǎo)出。已知交變電壓的頻率等于粒子在磁場中已知交變電壓的頻率等于粒子在磁場中回轉(zhuǎn)的頻率。求粒子從回旋加速器中射回轉(zhuǎn)的頻率。求粒子從回旋加速器中射出的最大速度？出的最大速度？ 4 4回旋回速器回旋回速器D D 型盒中央為質(zhì)子流，型盒中央為質(zhì)子流，D D 型盒間的交變型盒間的交變電壓為電壓為 V V，靜止質(zhì)子經(jīng)電場加速后，進(jìn)入，靜止質(zhì)子經(jīng)電場加速后，進(jìn)入D D 型型盒，其最大軌道半徑盒，其最大軌道半徑 ，磁場的磁感應(yīng)強度，磁場的磁感應(yīng)強度 T T問：（問：（1 1）質(zhì)子最初進(jìn)入）質(zhì)子最初進(jìn)入 D D 型盒的動能多大？（型盒的動能多大？（2 2）質(zhì)）質(zhì)子經(jīng)回旋回速器最

60、后得到的動能多大？（子經(jīng)回旋回速器最后得到的動能多大？（3 3）交變電源的）交變電源的頻率。頻率。4102 =Um1=R5 . 0=BeUEk= 5.一個回旋加速器，當(dāng)外加電場的頻率一定時，可以一個回旋加速器，當(dāng)外加電場的頻率一定時，可以把質(zhì)子的速率加速到把質(zhì)子的速率加速到v，質(zhì)子所能獲得的能量為，質(zhì)子所能獲得的能量為E，則：，則：這一回旋加速器能把這一回旋加速器能把粒子加速到多大的速度？粒子加速到多大的速度？這一回旋加速器能把這一回旋加速器能把粒子加速到多大的能量？粒子加速到多大的能量？這一回旋加速器加速這一回旋加速器加速粒子的磁感應(yīng)強度跟加速質(zhì)子粒子的磁感應(yīng)強度跟加速質(zhì)子的磁感應(yīng)強度之比為