洛侖磁力與現(xiàn)代技術(shù)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)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(diǎn) 二十四分。處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)部的兩個(gè)電子A和B，分別以和2v的速率垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，哪個(gè)電子先回到原來的出發(fā)點(diǎn)（ ） A條件不夠無法比較 BA先到達(dá)CB先到達(dá) D同時(shí)到達(dá)第1頁/共36頁第二頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 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(chǎng)方向粒子，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，（磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里）則在射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，（磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里）則在下面四圖中，哪個(gè)圖正確地表示出這三束粒子

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

3、。請(qǐng)問，哪個(gè)是速度較大場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖。請(qǐng)問，哪個(gè)是速度較大的電子運(yùn)動(dòng)軌跡？它們的周期相同嗎？的電子運(yùn)動(dòng)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(diǎn) 二十四分。如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)寬如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)的速度垂直于磁場(chǎng)B的方向從小孔的方向從小孔C射入磁場(chǎng)，然射入磁場(chǎng)，然后打到照相底片上的后打到照相底片上的A點(diǎn)點(diǎn). 試求：試求：（1）質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑）質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(diǎn) 二十四分。（2）A點(diǎn)距入射線方向上的點(diǎn)距入射線方向上的O點(diǎn)的距離點(diǎn)的距離H；（3）質(zhì)子從）質(zhì)子從C孔射入到孔射入到A點(diǎn)所需的時(shí)間點(diǎn)所需的時(shí)間t.第7頁/共36頁第八頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 二十四分。質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀阿斯頓阿斯頓S0AA,B2P2P1B1_+、簡(jiǎn)述質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)？、簡(jiǎn)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(cè)定帶電粒子的荷質(zhì)比如何測(cè)定帶電粒子的荷質(zhì)比q/m如何區(qū)分和測(cè)量同位素如何區(qū)分和測(cè)量同位素加速電場(chǎng)速度選擇器照相底片偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)S121S第8

5、頁/共36頁第九頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 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(shì)差為飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)。的加速電場(chǎng)。然后讓粒子然后讓粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(jìn)入）粒子進(jìn)入 磁場(chǎng)時(shí)的速率；磁場(chǎng)時(shí)的速率； （2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。第9頁/共36頁第十頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 二十四分。 UqSS1xPB 練習(xí)：質(zhì)譜

6、儀是一種測(cè)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(cè)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(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，到達(dá)記錄它的照相底片磁場(chǎng)，到達(dá)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(diǎn) 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(diǎn) 二十四分。 例例1：關(guān)于回旋加速器中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用的敘述，正確的是：關(guān)于回旋加速器中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用的敘述，正確的是( )A、電場(chǎng)和磁場(chǎng)都對(duì)帶電粒子起加速作用、電場(chǎng)和磁場(chǎng)都對(duì)帶電粒子起加速作用B、電場(chǎng)和磁場(chǎng)是交替地對(duì)帶電粒子做功的、電場(chǎng)和磁場(chǎng)是交替地對(duì)帶電粒子做功的C、只有電

8、場(chǎng)能對(duì)帶電粒子起加速作用、只有電場(chǎng)能對(duì)帶電粒子起加速作用D、磁場(chǎng)的作用是使帶電粒子在、磁場(chǎng)的作用是使帶電粒子在D形盒中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)形盒中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)CD第12頁/共36頁第十三頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 二十四分。例例3 3：回旋加速器回旋加速器 的兩個(gè)的兩個(gè)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(qiáng)磁場(chǎng)）加速器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(shí)間）加速到上述能量所需時(shí)間( (不計(jì)通過縫隙的時(shí)間）。不計(jì)通過縫隙的時(shí)間）。 A Ud第13頁/共36頁第十四頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 二十四分。第14頁/共36頁第十五頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 二十四分。第15頁/共36頁第十六頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 二十四分。第16頁/共36頁第十七頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 二十四分。第17頁/共36頁第十八頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 二十四分。 例例1. 質(zhì)子和氘核經(jīng)同一電壓加速，垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則質(zhì)質(zhì)子和氘核經(jīng)同一

10、電壓加速，垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則質(zhì)子和氘核的動(dòng)能子和氘核的動(dòng)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(shí)垂直射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中粒子，同時(shí)垂直射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中（1）若兩者由靜止經(jīng)同一電勢(shì)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(shì)差加速的，則旋轉(zhuǎn)半徑之比為 ；（；（2）若兩者以相同的動(dòng)能進(jìn)入磁場(chǎng)中，則旋轉(zhuǎn)半徑之比為）若兩者以相同的動(dòng)能進(jìn)入磁場(chǎng)中，則旋轉(zhuǎn)半徑之比為 ；（；（3）若兩者以相同速度進(jìn)入磁場(chǎng)，則旋轉(zhuǎn)半徑之比為）若

11、兩者以相同速度進(jìn)入磁場(chǎng)，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(diǎn) 二十四分。 例例2.一帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，它的一段徑跡如一帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)方向從電；其運(yùn)動(dòng)方向從_ _向向_ _運(yùn)動(dòng)（用運(yùn)動(dòng)（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(diǎn) 二十四分。例例3 如圖所示，豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過光滑的絕緣水如圖所示，豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過光滑的絕緣水平面，平面上一個(gè)釘子平面，平面上一個(gè)釘子O固定一根細(xì)線，細(xì)線的另一端系一固定一根細(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)繞帶電小球，小球在光滑水平面內(nèi)繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).在某時(shí)刻細(xì)在某時(shí)刻細(xì)線斷開，小球仍然在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法一定錯(cuò)誤線斷開，小球仍然在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法一定錯(cuò)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(yùn)動(dòng)，的電子，繞原子核以一定半徑做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，垂直電子軌跡平面有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為垂直電子軌跡平面有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若電子所受到的電的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若電子所受到的電場(chǎng)力的大小是洛倫茲力大小的場(chǎng)力的大小是洛倫茲力大小的4倍，則電子運(yùn)動(dòng)角速度可能為：倍，則電子運(yùn)動(dòng)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(diǎn) 二十四分。VVVV第21頁/共36頁第二十二頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 二十四分。VV結(jié)論：結(jié)論：1、圓上任意兩點(diǎn)的切線方向即速度方向，兩切線的垂線相交點(diǎn)即圓心。、圓上任意兩點(diǎn)的切線方向即速度方向，兩切線的垂線相交點(diǎn)即圓心。2、圓上兩點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)間的弧對(duì)應(yīng)的圓心角等于偏向角。、軌跡的始終兩點(diǎn)間的弧對(duì)應(yīng)的圓心角等于偏向角。運(yùn)動(dòng)時(shí)間：運(yùn)動(dòng)時(shí)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(diǎn)

15、二十四分。第23頁/共36頁第二十四頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 二十四分。第24頁/共36頁第二十五頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 二十四分。第25頁/共36頁第二十六頁，編輯于星期二：二點(diǎn) 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(diǎn) 二十四分。 （2002年全國）年全國） 、電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技、電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，如圖所示。磁場(chǎng)方向垂直于圓面。磁場(chǎng)區(qū)的中心為區(qū)，如圖所示。磁場(chǎng)方向

16、垂直于圓面。磁場(chǎng)區(qū)的中心為O，半徑為，半徑為r。當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過。當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過O點(diǎn)而打到屏幕的中心點(diǎn)而打到屏幕的中心M點(diǎn)。為了點(diǎn)。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(chǎng)，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，需要加磁場(chǎng)，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，此時(shí)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，此時(shí)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn) 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(diǎn) 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(diǎn) 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(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)帶如圖所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)帶電量為電量為q 的正離子自的正離子自A點(diǎn)垂直射入磁場(chǎng)，沿半徑為點(diǎn)垂直射入磁場(chǎng)，沿半徑為R 的圓形軌道運(yùn)的圓形軌道運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半周到達(dá)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半周到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，由于吸收了附近若干個(gè)靜止的電子（質(zhì)量不點(diǎn)時(shí)，由于吸收了附近若干個(gè)靜止的電子（質(zhì)量不計(jì)），就沿另一個(gè)圓形軌道運(yùn)動(dòng)到計(jì)