第四時(shí)：洛侖茲力
考點(diǎn)要求與解讀：
1.洛侖茲力 洛侖茲力的方向Ⅰ
2.洛侖茲力公式II
3.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)Ⅱ
4.質(zhì)譜儀 回旋加速器Ⅰ
基礎(chǔ)知識(shí)梳理：
1、洛侖茲力 叫洛侖茲力。通電導(dǎo)線所受到的安培力實(shí)際上是作用在運(yùn)動(dòng)電荷上的洛侖茲力的 。
2、洛侖茲力的方向：用左手定則判定。應(yīng)用左手定則要注意：
（1）判定負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)所受洛侖茲力的方向，應(yīng)使四指指向電荷運(yùn)動(dòng)的 方向。
（2）洛侖茲力的方向總是既垂直于 又垂直于 ，即總是垂直于 所決定的平面。但在這個(gè)平面內(nèi)電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向卻不一定垂直，當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，應(yīng)用左手定則不可能使四指指向電荷運(yùn)動(dòng)方向的同時(shí)讓磁感線垂直穿入手心，這時(shí)只要磁感線從手心穿入即可。
3、洛侖茲力的大小
f= ，其中 是帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角。
（1）當(dāng) =90°，即v的方向與B的方向垂直時(shí)，f= ，這種情況下洛侖茲力 。
（2）當(dāng) =0°，即v的方向與B的方向平行時(shí)，f= 最小。
（3）當(dāng)v=0，即電荷與磁場(chǎng)無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，f= ，表明了一個(gè)重要結(jié)論：磁場(chǎng)只對(duì)相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的電荷有作用力，而對(duì)相對(duì)磁場(chǎng)靜止的電荷沒(méi)有作用力。
4、洛侖茲力作用效果特點(diǎn)
由于洛侖茲力總是垂直于電荷運(yùn)動(dòng)方向，因此洛侖茲力總是 功。它只能改變運(yùn)動(dòng)電荷的速度 （即動(dòng)量的方向），不能改變運(yùn)動(dòng)電荷的速度 （或動(dòng)能）。
5、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)（不計(jì)其它作用）
（1）若v//B，帶電粒子以速度v做 運(yùn)動(dòng)（此情況下洛倫茲力F=0）
（2）若v⊥B，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做 運(yùn)動(dòng)。
①向心力由洛倫茲力提供： =m ②軌道半徑公式：R= = 。
③周期：T= = ，頻率：f= = 。 角頻率： 。
說(shuō)明：T、F和 的兩個(gè)特點(diǎn)：①T、f和 的大小與軌道半徑（R）和運(yùn)動(dòng)速率（v）無(wú)關(guān)，只與 和 有關(guān)；
②比荷（ ）相同的帶電粒子，在同樣的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，T、f和 相同。
6．質(zhì)譜儀是一種十分精密的儀器，是測(cè)量帶電粒子的　　和分析　　　的重要工具。
7．回旋加速器：(1)使帶電粒子加速的方法有：經(jīng)過(guò)多次　　直線加速；利用電場(chǎng)　　和磁場(chǎng)的　　作用，回旋　速。
(2) 回旋加速器是利用電場(chǎng)對(duì)電荷的加速作用和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)作用，在　　的范圍內(nèi)獲得　　　　的裝置。
(3)為了保證每次帶電粒子經(jīng)過(guò)狹縫時(shí)均被加速，使之能量不斷提高，要在狹縫處加一個(gè)　　電壓，產(chǎn)生交變電場(chǎng)的頻率跟粒子運(yùn)動(dòng)的頻率　　。
⑷帶電粒子獲得的最大能量與D形盒　　有關(guān)。
[典型例題]：
1、洛侖茲力的作用特點(diǎn)：
例1．有關(guān)電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的說(shuō)法中，正確的是（　 　）
A．電荷在磁場(chǎng)中一定受磁場(chǎng)力的作用B．電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力的作用
C．電荷受電場(chǎng)力的方向與該處的電場(chǎng)方向一致
D．電荷若受磁場(chǎng)力，則受力方向與該處的磁場(chǎng)方向垂直
例2：如圖3所示，一個(gè)帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若小帶電體的質(zhì)量為m，為了使它對(duì)水平絕緣面正好無(wú)壓力，應(yīng)該（ ）
A．使B的數(shù)值增大B．使磁場(chǎng)以速率 v＝mgqB，向上移動(dòng)
C．使磁場(chǎng)以速率v＝mgqB，向右移動(dòng)D．使磁場(chǎng)以速率v＝mgqB，向左移動(dòng)
2、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
例3、一個(gè)長(zhǎng)螺線管通有交流電.把一個(gè)帶電粒子沿管軸射入管中,粒子將在管中：（ ）
A、作圓周運(yùn)動(dòng) B、作勻加速直線運(yùn)動(dòng) C、沿軸線回運(yùn)動(dòng) D、作勻速直線運(yùn)動(dòng)
例4、質(zhì)子和粒子由靜止出發(fā)經(jīng)同一電場(chǎng)加速后，沿垂直于磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)則它們?cè)诖艌?chǎng)中各運(yùn)動(dòng)參量之間關(guān)系是：（ ）
A、速率之比為 B、周期之比為 C、半徑之比為 D、向心加速度之比為
3、帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析
例5 質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子，以初速度v0垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖8所示。求
(1)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡及運(yùn)動(dòng)性質(zhì) (2)帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑
(3)帶電粒子離開(kāi)磁場(chǎng)電的速率 (4)帶電粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ
(5)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t (6)帶電粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)的側(cè)位移

例6、如圖所示一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿(mǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊的中點(diǎn)O處，垂直磁場(chǎng)射入一速度方向與ad邊夾角30°，大小為v¬0¬的帶正電粒子，已知粒子質(zhì)量為m，電量為q，ad邊長(zhǎng)為l，重力影響不計(jì)。
（1）試求粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)的v0的大小范圍。
（2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間是多少？

例7、一個(gè)負(fù)離子，質(zhì)量為m，電量大小為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)過(guò)小孔O射入存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)的真空室中(如圖)。磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的方向與離子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，并垂直于右圖紙面向里。
(1)求離子進(jìn)入磁場(chǎng)后到達(dá)屏S上時(shí)的位置與O點(diǎn)的距離。
(2)如果離子進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)過(guò)時(shí)間t到達(dá)位置P，求：直線OP與離子入射方向之間的夾角θ跟t的關(guān)系。

4．質(zhì)譜儀：
例8、 如圖3所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)。然后讓粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最后打到照相底片D上，如圖3所示。求
①粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率；
②粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。

例9、已知回旋加速器中D形盒內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.5T，D形盒的半徑為R＝60 cm，兩盒間電壓U＝2×104 V，今將α粒子從間隙中心某處向D形盒內(nèi)近似等于零的初速度，垂直于半徑的方向射入，求粒子在加速器內(nèi)運(yùn)行的時(shí)間的最大可能值。

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaosan/53087.html

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