第四時：洛侖茲力
考點要求與解讀：
1.洛侖茲力 洛侖茲力的方向Ⅰ
2.洛侖茲力公式II
3.帶電粒子在勻強磁場中的運動Ⅱ
4.質(zhì)譜儀 回旋加速器Ⅰ
基礎知識梳理：
1、洛侖茲力 叫洛侖茲力。通電導線所受到的安培力實際上是作用在運動電荷上的洛侖茲力的 。
2、洛侖茲力的方向：用左手定則判定。應用左手定則要注意：
（1）判定負電荷運動所受洛侖茲力的方向，應使四指指向電荷運動的 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。但在這個平面內(nèi)電荷運動方向和磁場方向卻不一定垂直，當電荷運動方向與磁場方向不垂直時，應用左手定則不可能使四指指向電荷運動方向的同時讓磁感線垂直穿入手心，這時只要磁感線從手心穿入即可。
3、洛侖茲力的大小
f= ，其中 是帶電粒子的運動方向與磁場方向的夾角。
（1）當 =90°，即v的方向與B的方向垂直時，f= ，這種情況下洛侖茲力 。
（2）當 =0°，即v的方向與B的方向平行時，f= 最小。
（3）當v=0，即電荷與磁場無相對運動時，f= ，表明了一個重要結(jié)論：磁場只對相對于磁場運動的電荷有作用力，而對相對磁場靜止的電荷沒有作用力。
4、洛侖茲力作用效果特點
由于洛侖茲力總是垂直于電荷運動方向，因此洛侖茲力總是 功。它只能改變運動電荷的速度 （即動量的方向），不能改變運動電荷的速度 （或動能）。
5、帶電粒子在磁場中運動（不計其它作用）
（1）若v//B，帶電粒子以速度v做 運動（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 運動。
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： 。
說明：T、F和 的兩個特點：①T、f和 的大小與軌道半徑（R）和運動速率（v）無關，只與 和 有關；
②比荷（ ）相同的帶電粒子，在同樣的勻強磁場中，T、f和 相同。
6．質(zhì)譜儀是一種十分精密的儀器，是測量帶電粒子的　　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)過多次　　直線加速；利用電場　　和磁場的　　作用，回旋　速。
(2) 回旋加速器是利用電場對電荷的加速作用和磁場對運動電荷的偏轉(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)過狹縫時均被加速，使之能量不斷提高，要在狹縫處加一個　　電壓，產(chǎn)生交變電場的頻率跟粒子運動的頻率　　。
⑷帶電粒子獲得的最大能量與D形盒　　有關。
[典型例題]：
1、洛侖茲力的作用特點：
例1．有關電荷所受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的是（　 　）
A．電荷在磁場中一定受磁場力的作用B．電荷在電場中一定受電場力的作用
C．電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致
D．電荷若受磁場力，則受力方向與該處的磁場方向垂直
例2：如圖3所示，一個帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度為B，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，應該（ ）
A．使B的數(shù)值增大B．使磁場以速率 v＝mgqB，向上移動
C．使磁場以速率v＝mgqB，向右移動D．使磁場以速率v＝mgqB，向左移動
2、帶電粒子在磁場中的運動
例3、一個長螺線管通有交流電.把一個帶電粒子沿管軸射入管中,粒子將在管中：（ ）
A、作圓周運動 B、作勻加速直線運動 C、沿軸線回運動 D、作勻速直線運動
例4、質(zhì)子和粒子由靜止出發(fā)經(jīng)同一電場加速后，沿垂直于磁感線方向進入同一勻強磁場則它們在磁場中各運動參量之間關系是：（ ）
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中的運動分析
例5 質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子，以初速度v0垂直進入磁感應強度為B、寬度為L的勻強磁場區(qū)域，如圖8所示。求
(1)帶電粒子的運動軌跡及運動性質(zhì) (2)帶電粒子運動的軌道半徑
(3)帶電粒子離開磁場電的速率 (4)帶電粒子離開磁場時的偏轉(zhuǎn)角θ
(5)帶電粒子在磁場中的運動時間t (6)帶電粒子離開磁場時偏轉(zhuǎn)的側(cè)位移

例6、如圖所示一足夠長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應強度為B，垂直紙面向里的勻強磁場，現(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊的中點O處，垂直磁場射入一速度方向與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邊長為l，重力影響不計。
（1）試求粒子能從ab邊上射出磁場的v0的大小范圍。
（2）粒子在磁場中運動的最長時間是多少？

例7、一個負離子，質(zhì)量為m，電量大小為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)過小孔O射入存在著勻強磁場的真空室中(如圖)。磁感應強度 B的方向與離子的運動方向垂直，并垂直于右圖紙面向里。
(1)求離子進入磁場后到達屏S上時的位置與O點的距離。
(2)如果離子進入磁場后經(jīng)過時間t到達位置P，求：直線OP與離子入射方向之間的夾角θ跟t的關系。

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飄入電勢差為U的加速電場。然后讓粒子垂直進入磁感應強度為B的磁場中做勻速圓周運動，最后打到照相底片D上，如圖3所示。求
①粒子進入磁場時的速率；
②粒子在磁場中運動的軌道半徑。

例9、已知回旋加速器中D形盒內(nèi)勻強磁場的磁感應強度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)運行的時間的最大可能值。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaosan/53087.html

相關閱讀：帶電粒子在洛侖茲力作用下的運動