1、高三物理第一轮总复习高三物理第一轮总复习一、磁场一、磁场1.磁场：磁场：2.基本性质：基本性质：磁场对处于其中的磁体、电磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有流和运动电荷有力力的作用的作用3.磁场的方向：磁场的方向：规定：规定：小磁针小磁针N极所受磁场力极所受磁场力的的方向，或小磁针方向，或小磁针静止时静止时N极所指的方向极所指的方向磁体磁体周围存在磁场周围存在磁场电流电流周围存在磁场周围存在磁场（奥斯特）（奥斯特）运动电荷运动电荷(对磁极一定有力对磁极一定有力的作用；对的作用；对电流只是电流只是可能可能有力有力的的作用，当作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力电流和磁感线平行时不受磁场力作用作
2、用)。规定规定：在磁场中的任一点，小磁针北极：在磁场中的任一点，小磁针北极（N极）受力的方向，极）受力的方向，即小磁针静止时，北极即小磁针静止时，北极 所指的方向，所指的方向，就是这一点的磁场方向就是这一点的磁场方向 曲线上任一点的切曲线上任一点的切线方向，就是的该点磁场线方向，就是的该点磁场的方向的方向磁场的方向磁场的方向定义式：定义式：1、磁感应强度、磁感应强度描述磁场描述磁场强弱强弱和和方向方向的物理量的物理量FBIl单位：单位：T说明：说明：B大小由磁场本身的性质决定，大小由磁场本身的性质决定，与放入的直导线的电流与放入的直导线的电流I的大小、导线的长短的大小、导线的长短l的大小无关的
3、大小无关 二、磁场的描述二、磁场的描述定义：定义：物理意义：物理意义：在在磁场磁场中中垂直于垂直于磁场方向的磁场方向的通电导线通电导线，所受，所受的力的力F跟电流和导线长度的乘积的比值跟电流和导线长度的乘积的比值B是矢量是矢量,方向与磁场的方向相同方向与磁场的方向相同条件:匀强磁场中 或L很小，并且LB 闭合、不相交闭合、不相交2、磁感线、磁感线1.磁感线：在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，磁感线：在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，二、磁场的描述二、磁场的描述在磁体的外部，磁感线从在磁体的外部，磁感线从N极射出进入极射出进入S极，极，在内部磁感线从在内部磁感线从S极指向极指向N极，组成闭合
4、曲极，组成闭合曲线线2.常见磁场的磁感线分布常见磁场的磁感线分布类似于条形磁铁类似于条形磁铁匀强磁匀强磁场场几种电流周围的磁场分布几种电流周围的磁场分布1、直线电流的磁场、直线电流的磁场特点特点：同心圆：同心圆 立体图立体图 横截面图横截面图 纵截面图纵截面图 判定：安培定则判定：安培定则 非匀强且距导线越远处磁场越弱非匀强且距导线越远处磁场越弱右手螺旋定则右手螺旋定则四指指磁感线方向通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场特点：特点：立体图立体图 横截面图横截面图 纵截面图纵截面图 判定：安培定则判定：安培定则 与条形磁铁的磁场相似，与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场由管内为匀强磁场且磁场由
5、S极指向极指向N极，极，管外为非匀强磁场。管外为非匀强磁场。大拇指指螺线管内部的磁感线方向立体图立体图 横截面图横截面图 纵截面图纵截面图 判定：安培定则判定：安培定则 环形电流的磁场环形电流的磁场特点：特点：环形电流的两侧是环形电流的两侧是N极和极和S极且离圆环中心越远极且离圆环中心越远磁场越弱。磁场越弱。与小磁针的磁场相似，与小磁针的磁场相似，大拇指指中心轴线上的磁感线方向【例与练例与练】如图所示，带负电的金属环绕轴如图所示，带负电的金属环绕轴 OO以角以角速度速度匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是（的位置是（）AN 极竖直向上极竖直向
6、上 BN 极竖直向下极竖直向下CN 极沿轴线向左极沿轴线向左 DN 极沿轴线向右极沿轴线向右【例与练例与练】如图所示，如图所示，a、b、c 三枚小磁针分别放在三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、管内和右侧当这些小磁针静通电螺线管的正上方、管内和右侧当这些小磁针静止时，小磁针止时，小磁针 N 极的指向是（极的指向是（）Aa、b、c 均向左均向左Ba、b、c 均向右均向右Ca 向左，向左，b 向右，向右，c 向右向右Da 向右，向右，b 向左，向左，c 向右向右CC大拇指大拇指四指四指环形电流的磁场环形电流的磁场四指四指大拇指大拇指直线电流的磁场直线电流的磁场结果结果(磁场绕向磁场绕向)原因原因
7、(电流方向电流方向)类型类型通电螺旋管周围磁场通电螺旋管周围磁场安培定则：安培定则：用右手握住螺用右手握住螺旋管，让弯曲的旋管，让弯曲的四指四指所指的所指的方向跟方向跟电流方向电流方向一致，一致，大拇大拇指指所指的方向就是螺旋管内所指的方向就是螺旋管内部部磁感线的方向磁感线的方向。等效等效立体图立体图【例与练例与练】在等边三角形的在等边三角形的2个顶点个顶点a、b处，各有一处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。则定电流，方向如图。则c点处磁场的方向？点处磁场的方向？磁场的叠加磁场的叠加三安培力三安培力-磁场对通电
8、电流的作用磁场对通电电流的作用磁感线穿过掌心，四指伸直，磁感线穿过掌心，四指伸直，指向电流方向，大拇指方向指向电流方向，大拇指方向就是电流的受力方向就是电流的受力方向三、磁场对电流的作用三、磁场对电流的作用1、安培力的大小、安培力的大小FBIlsinB垂直垂直l时：时：B平行平行l时：时：弯曲导线的有效长度弯曲导线的有效长度l等于两端点所连直线的长度等于两端点所连直线的长度IBIB-安培力安培力F=0FBIlF不仅与不仅与 B、I、l 有关，还与夹角有关，还与夹角有关有关l是有效长度，不一定是导线的实际长度是有效长度，不一定是导线的实际长度所以任意形状的闭合线圈的有效长度所以任意形状的闭合线圈
9、的有效长度l0F=0，练习：练习：作业本作业本P270T3注意：注意：磁感应强度磁感应强度B与电流与电流I不一定垂直不一定垂直2、安培力的方向、安培力的方向FB，FI，即，即F垂直于垂直于B和和I决定的平面决定的平面四指四指指向指向电流方向电流方向用用左手左手定则判定定则判定拇指拇指所指方向即为通电直导线在磁场所指方向即为通电直导线在磁场中的中的受力方向受力方向磁感线磁感线垂直穿过垂直穿过手心手心安培力的方向特点安培力的方向特点练习：练习：听课本听课本P123拓展拓展2、例、例2电流间的相互作用电流间的相互作用IIII同向电流相互吸引同向电流相互吸引电流间的相互作用是电流在彼此形成电流间的相互
10、作用是电流在彼此形成的的磁场中受到磁场力磁场中受到磁场力的作用。的作用。反向电流相互排斥反向电流相互排斥结论：结论：AB两电流不平行时两电流不平行时有转到相互平行且电流方向相同且靠近的趋势。有转到相互平行且电流方向相同且靠近的趋势。环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。等条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。等效后再确定相互作用情况效后再确定相互作用情况等效等效法法通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向其所受安培
11、力的方向，从而确定其运动方向特殊特殊位置位置法法把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向所受合力的方向，从而确定导线运动方向电流电流元法元法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从
12、而确定磁体所受合力及运动方向而确定磁体所受合力及运动方向转换研转换研究对象究对象法法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势结论法结论法通电导体（线圈）与磁体间的相互作用通电导体（线圈）与磁体间的相互作用1、电流元分析法、电流元分析法 把整段电流分成很多小段把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元。先用左就是一个电流元
13、。先用左手定则判断出其中每小段手定则判断出其中每小段电流元受到的安培力的方电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定安培力的方向，从而确定导体的运动方向。导体的运动方向。例例：如图把轻质导线圈挂在磁铁：如图把轻质导线圈挂在磁铁N极附近，磁铁的轴极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？NS2、等效法、等效法NS例：例：3、结论法、结论法 4、特殊位置法、特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受安培：根据通电导体在特
14、殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。例例：如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线：如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自可自由运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导由运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，导体体，导体AB将（将（AB的重力不计）的重力不计）A、逆时针转动，同时向下运动、逆时针转动，同时向下运动B、顺时针转动，同时向下运动、顺时针转动，同时向下运动C、顺时针转动，同时向上运动、顺时针转动，同时向上运动D、逆时针转动，同时向上运动、逆时针转动，同时向上运动NSI5、转换研究对象法、转换研究对象法：先分
15、析电流在磁体磁场中所受的安培力先分析电流在磁体磁场中所受的安培力由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场的作用力由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场的作用力从而确定磁体所受合力及运动方向从而确定磁体所受合力及运动方向例例：如图所示，条形磁铁平放于水平桌面上。在它的：如图所示，条形磁铁平放于水平桌面上。在它的正中央上方偏右固定一根直导线，导线与磁铁垂直。正中央上方偏右固定一根直导线，导线与磁铁垂直。现给导线中通以垂直纸面向内的电流，磁铁保持静止，现给导线中通以垂直纸面向内的电流，磁铁保持静止，那么磁铁受到的支持力和摩擦力如何变化？那么磁铁受到的支持力和摩擦力如何变化？NS在三维空间对物体受力分析时，无法
16、准确画出其在三维空间对物体受力分析时，无法准确画出其受力情况，在解决此类问题时，可将三维立体图受力情况，在解决此类问题时，可将三维立体图转化为二维平面图，即通过画俯视图、剖面图或转化为二维平面图，即通过画俯视图、剖面图或侧视图等，可较清晰地明确物体受力情况，画出侧视图等，可较清晰地明确物体受力情况，画出受力分析图受力分析图思路立现思路立现立体图立体图平面图平面图转换对象转换对象四、磁场对运动电荷的作用四、磁场对运动电荷的作用vB时，时，F0 1、大小、大小四指应指向四指应指向正电荷运动的方向正电荷运动的方向 负电荷运动的反方向负电荷运动的反方向2、方向、方向-洛伦兹力洛伦兹力FqvBsin，为
17、为v与与B的夹角的夹角VvB时，时，FqvB-左手定则左手定则方向特点：方向特点：FB，Fv.即即F垂垂直于直于B和和v决定的平面决定的平面(注意注意B和和v可以有任意夹角可以有任意夹角)vvff因为因为F总是总是v所以洛伦兹力始终不做功所以洛伦兹力始终不做功 带电粒子仅受洛伦兹力作用带电粒子仅受洛伦兹力作用在垂直于磁感线的平面内以入射速度在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做做匀速圆周匀速圆周运动运动3、带电粒子在匀强磁场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动1）速度方向与磁场方向）速度方向与磁场方向平行平行2）速度方向与磁场方向）速度方向与磁场方向垂直垂直-不计重力不计重力-B v+v B F
18、=0在匀强磁场中做在匀强磁场中做匀速直线运动匀速直线运动带电粒子带电粒子不受洛伦兹力不受洛伦兹力ovF-qvBRvm 2qBmvR 洛伦兹力提供向心力:半径:周期:vRT 2 qBmT 2 ovF-与V、B、粒子的比荷有关与V无关 与B、粒子的比荷有关一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场粒子的一段径迹如下图所示径迹上的每一小段都可近似看成圆弧由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)从图中情况可以确定A粒子从a到b，带正电B粒子从a到b，带负电C粒子从b到a，带正电D粒子从b到a，带负电 C一束带电粒子以同一速度，并从同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的轨迹如图所
19、示.粒子q1的轨迹半径为r1，粒子q2的轨迹半径为r2，且r22r1，q1、q2分别是它们的带电量.则 q1 带_电、q2带_电，荷质比之比为 q1/m1 :q2/m2 _.r1r2v2:1正负解:r=mv/qBq/m=v/Br1/rq 1/m1:q2/m2=r2/r1=2:1返回 1、找圆心：2、定半径：3、确定运动时间：Tt2qBmT2用弧度表示几何法求半径向心力公式求半径利用vR利用弦的中垂线带电粒子在磁场中运动问题的解题思路带电粒子在磁场中运动问题的解题思路带电粒子在磁场中运动问题的解题思路带电粒子在磁场中运动问题的解题思路找 圆 心1、已知两点速度方向2、已知一点速度方向和另一点位置
20、两 速 度 的 垂 线 交 点 为 圆 心弦的垂直平分线与速度垂线的交点为圆心v1Ov2ABv1ABO301.圆心在哪里?2.轨迹半径是多少?OBdvr=d/sin 30o=2d t=（30o/360o）T=T/12T=2 r/v小结：rA=30v3、偏转角=圆心角1、两速度垂线交点即圆心2、偏转角：初末速度的夹角4.穿透磁场的时间如何求？3、圆心角=?t=T/12=d/3vff例与练例与练一个质量为一个质量为m m电荷量为电荷量为q q的带电粒子从的带电粒子从x x轴上的轴上的P(aP(a，0)0)点以速度点以速度v v，沿与沿与x x正方向成正方向成6060的方的方向射入第一象限内的匀强磁
21、场中，并恰好垂直向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于于y y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度度B B和射出点的坐标。和射出点的坐标。yxoBv va O解：由射入、射出点的半径可找到圆心O/，并得出半径为 aqmvBBqmvar23,32得射出点坐标为（0，）a3例与练例与练带电粒子在有界磁场中的运动带电粒子在有界磁场中的运动直线边界直线边界圆形边界圆形边界平行边界平行边界矩形边界矩形边界如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质量m、电量q、若它以速度v沿与虚线成300、900、1500角分别射入，请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其
22、在磁场中运动的时间。直线边界直线边界磁场问题：磁场问题：入射角300时qBmqBmt3261进出磁场具有对称性进出磁场具有对称性从同一直线边界射入从同一直线边界射入的粒子，从同一边界的粒子，从同一边界射出时，速度与边界射出时，速度与边界的夹角相等。的夹角相等。入射角1500时qBmqBmt35265在在y y00的区域内存在匀强的区域内存在匀强磁场，磁场方向如图，磁场，磁场方向如图，磁感应强度为磁感应强度为B B。一带正。一带正电的粒子以速度电的粒子以速度v v从从O O点点射入磁场，入射方向在射入磁场，入射方向在xoyxoy平面内，与平面内，与x x轴正向轴正向的夹角为的夹角为。若粒子射。若
23、粒子射出磁场的位置与出磁场的位置与O O点的距点的距离为离为L L，求该粒子的比荷，求该粒子的比荷q/mq/m。例与练例与练xyopvv洛洛fqBmvR sin2sin2LRLR带负电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场带负电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域，出磁场时速度偏离原方向区域，出磁场时速度偏离原方向 60角，已角，已知带电粒子质量知带电粒子质量 m310-20Kg，电量，电量 q10-13C，速度，速度 v0105 m/s，磁场区域的半径，磁场区域的半径 R310-1m，不计重力，不计重力，求磁场的磁感应强度。求磁场的磁感应强度。rrOO3rR20501313 101033010
24、3 3 10mvBTTqr圆形边界圆形边界磁场问题：磁场问题：(沿径向射入必沿径向射出沿径向射入必沿径向射出)平行直线平行直线直线边界直线边界磁场问题：磁场问题：SvvBPSvSQPQQ临界状态临界状态P带电粒子恰好（不）离开磁场带电粒子恰好（不）离开磁场运动轨迹与磁场边界相切运动轨迹与磁场边界相切粒子粒子V的方向确定、大小不定时的方向确定、大小不定时O长为L的水平板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如右图所示，磁感应强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的正电荷(不计重力)，从左边板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使它不打在板上，可采用的办法是：A使粒子的速度v5B
25、qL/4m；C使粒子的速度vBqL/m；D使粒子速度BqL/4mv0的空间中的空间中存在匀强电场，场强沿存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在轴负方向；在y0的空间中，存的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电平面（纸面）向外。一电量为量为q、质量为、质量为m的带正电的运动粒子，经过的带正电的运动粒子，经过y轴上轴上y=h处的点处的点P1时速率为时速率为v0，方向沿，方向沿x轴正方向；然后，经过轴正方向；然后，经过x轴上轴上x=2h处的处的P2点进入磁场，并经过点进入磁场，并经过y轴轴上上y=-2h处的处的P3点。不计重力。求点。不计重力。求电场强度的
26、大小。电场强度的大小。粒子到达粒子到达P2时速度的大小和方向。时速度的大小和方向。磁感应强度的大小。磁感应强度的大小。解析：（解析：（1）粒子在电场、磁场中运动）粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图所示。设粒子从的轨迹如图所示。设粒子从P1到到P2的的时间为时间为t，电场度的大小为，电场度的大小为E，粒子在，粒子在电场中的加速度为电场中的加速度为a，由牛顿第二定律，由牛顿第二定律及运动学公式有及运动学公式有qEma02v th212hat202mvEqh解得：解得：(2)粒子到达粒子到达P2时速度沿时速度沿x方向的分量仍为方向的分量仍为v0，以，以v1表示表示速度沿速度沿y方向分量的大小，方向分量
27、的大小，v表示速度的大小，表示速度的大小，表示速表示速度和度和x轴的夹角，则有：轴的夹角，则有：212vah又：又：02v th212hat10vv解得：解得：221002vvvv10tan1vv得：得：045(3)设磁场的磁感应强度为设磁场的磁感应强度为B，在洛伦兹力作用下粒子做，在洛伦兹力作用下粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律匀速圆周运动，由牛顿第二定律2vBqvmrr是圆周的半径、此圆周与是圆周的半径、此圆周与x轴和轴和y轴的交点为轴的交点为P2、P3，因为因为OP2=OP3，=450，由几何关系可知，连线，由几何关系可知，连线P2P3为为圆轨道的直径，由此可求得圆轨道的直径，由此可求
28、得2rh0mvBqh【例与练例与练】（2011安徽）安徽）如图所示，在以坐标原点如图所示，在以坐标原点O为圆心、半径为为圆心、半径为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为强电场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直，磁场方向垂直于于xOy平面向里。一带正电的粒子（不计重力）从平面向里。一带正电的粒子（不计重力）从O点点沿沿y轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，经线运动，经t0时间从时间从P点射出。点射出。（1）求电场强度的大小和方向。）求电场强度的大小和方向。（2）若仅撤去磁场，
29、带电粒子仍从）若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度点以相同的速度射入，经射入，经t0/2时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度的大小。运动加速度的大小。（3）若仅撤去电场，带电粒子）若仅撤去电场，带电粒子仍从仍从O点射入，且速度为原来点射入，且速度为原来的的4倍，求粒子在磁场中运动的倍，求粒子在磁场中运动的时间。时间。xyOPB解析：（解析：（1）设带电粒子的质量为）设带电粒子的质量为m，电荷量为，电荷量为q，初，初速度为速度为v，电场强度为，电场强度为E。可判断出粒子受到的洛伦磁。可判断出粒子受到的洛伦磁力沿力沿x轴负方向，于是可知电场强度沿
30、轴负方向，于是可知电场强度沿x轴正方向轴正方向qEBqv0Rvt0BREt（2）仅有电场时，带电粒子在匀强电场中作类平抛运）仅有电场时，带电粒子在匀强电场中作类平抛运 动在动在y方向位移：方向位移：设在水平方向位移为设在水平方向位移为x，因射出位置在半圆形区域边界，因射出位置在半圆形区域边界上，于是上，于是02tyv2Ry 32xR201()22txa204 3Rat又：又：得：得：又：又：0Rvt得：得：（3）仅有磁场时，入射速度）仅有磁场时，入射速度v1=4v，带电粒子在匀强磁，带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，设轨道半径为场中作匀速圆周运动，设轨道半径为r，由牛顿第二定，由牛顿第二定律
31、有律有:211vBqvmrqEma又：又：0BREt204 3Rat0Rvt33rR解得：解得：/23sin22RRrr由几何关系有：由几何关系有：3带电粒子在磁场中运动周期：带电粒子在磁场中运动周期：022 3tmTBq02132318tTTt带电粒子在磁场中运动时间：带电粒子在磁场中运动时间：(1)速度选择器速度选择器如图所示平行板中电场强度如图所示平行板中电场强度E和磁感应强度和磁感应强度B互相互相垂直这种装置能把具有一定垂直这种装置能把具有一定速度速度的粒子选择出来，的粒子选择出来，所以叫做速度选择器所以叫做速度选择器带电粒子在复合场中运动的应用实例带电粒子在复合场中运动的应用实例带电
32、粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qEqvB，即，即vE/B.原理：离子由静止被加速电场加速，原理：离子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式：根据动能定理可得关系式：(2)质谱仪质谱仪构造：如图所示，由离子源、构造：如图所示，由离子源、加速加速电场电场、速度选择器、速度选择器、偏转磁场偏转磁场和照相和照相底片等构成底片等构成由上面三式可得离子在底片上的位置与离子进入磁场由上面三式可得离子在底片上的位置与离子进入磁场B的点的距离的点的距离 ，比荷，比荷q/m的值的值离子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运离子在磁场中受洛伦兹力作用而
33、偏转，做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力得关系式动，根据洛伦兹力提供向心力得关系式在速度选择器在速度选择器A中，直线经过须满足中，直线经过须满足qEqvB，得，得vE/B，即只有速度为即只有速度为v的离子才能进入磁场的离子才能进入磁场B.212qUmv2vBqvmr22mvDrBq(3)回旋加速器回旋加速器 原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，形盒缝隙，两盒间的电场一次一次地反向，粒子就会被一次两盒间的电场一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速由一次地
34、加速由 ，得，得 ，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和和D形盒形盒半径半径决定，与加速电压决定，与加速电压无关无关构造：如图所示，主要由两个半圆构造：如图所示，主要由两个半圆形的中空铜盒形的中空铜盒D1、D2构成，两盒间留构成，两盒间留有一狭缝，置于真空中由大型电磁有一狭缝，置于真空中由大型电磁铁产生的铁产生的匀强磁场匀强磁场垂直穿过盒面，由垂直穿过盒面，由高频振荡器产生的高频振荡器产生的交变电压交变电压加在两盒加在两盒的狭缝处的狭缝处2vBqvmR2222kmB q REm【例与练例与练】回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核回旋加速器是加速带电粒子的装置
35、，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个心部分是分别与高频交流电极相连接的两个 D 形金属形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两子在通过狭缝时都能得到加速，两 D 形金属盒处于垂形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是射出时的动能，则下列说法中正确的是()A增大磁场的磁感应强度增大磁场的磁感应强度B增大匀强电场间的加速电压增大匀强电场间的加速电压C增大增大 D 形金属盒的半径形金属盒的半径D减小狭缝间的
36、距离减小狭缝间的距离2222kmB q REm解析：解析：AC【作业作业1】如图甲所示，在平面直角坐标系中有一个如图甲所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和和y轴上的点轴上的点a(0，L).一质量为一质量为m、电荷量为、电荷量为e的电子从的电子从a点以初速度点以初速度v0平行于平行于x轴正方向射入磁场，并从轴正方向射入磁场，并从x轴上轴上的的b点射出磁场，此时速度的方向与点射出磁场，此时速度的方向与x轴正方向的夹角轴正方向的夹角为为60.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.电子在磁场中运动的时间为电子在磁场中运动的
37、时间为B.电子在磁场中运动的时间为电子在磁场中运动的时间为C.磁场区域的圆心坐标为磁场区域的圆心坐标为D.电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0，2L)0Lv023Lv3(,)22L L【作业作业2】如图所示，一个质量为如图所示，一个质量为m2.010-11kg，电，电荷量荷量 q1.010-5C 的带电微粒的带电微粒(重力忽略不计重力忽略不计)，从，从静止开始经静止开始经 U1100V 电压加速后，水平进入两平行金电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压属板间的偏转电场，偏转电场的电压 U2100V金属金属板长板长L20cm，两板间距，两
38、板间距 。求：求：(1)微粒进入偏转电场时的速度微粒进入偏转电场时的速度 v0 的大小；的大小；(2)微粒射出偏转电场时的偏转角微粒射出偏转电场时的偏转角；(3)若该匀强磁场的宽度为若该匀强磁场的宽度为D10cm，为使微粒不会由，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少多大？至少多大？10 3dcm【作业作业3】在如右图所示的直角坐标系中，在如右图所示的直角坐标系中，x轴的上方轴的上方存在与存在与x轴正方向成轴正方向成45角斜向右下方的匀强电场，角斜向右下方的匀强电场，场强的大小为场强的大小为E 104 V/m。x轴的下方有垂直于轴的下方有垂
39、直于xOy面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B2102 T。把一个比荷为。把一个比荷为q/m2108 C/kg的正点电的正点电荷从坐标为荷从坐标为(0,1)的的A点处由静止释放。电荷所受的重点处由静止释放。电荷所受的重力忽略不计。力忽略不计。(1)求电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间；求电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间；(2)求电荷在磁场中做圆周运动的半径求电荷在磁场中做圆周运动的半径(保留两位有效保留两位有效数字数字)；2解：解：(1)电荷从电荷从A点匀加速运动到点匀加速运动到x轴上轴上C点的过程：点的过程：2sACm1222 2 10/Eqam sm212sat6210stsa(2)电荷到达电荷到达C点的速度为点的速度为即电荷在磁场中做圆周运动的半径为即电荷在磁场中做圆周运动的半径为0.71 m在磁场中运动时：在磁场中运动时：速度方向与速度方向与x轴正方向成轴正方向成45角。角。62 2 10/vatm s2vBqvmR22mvRmBq得：得：(单击进入电子文档单击进入电子文档)谢谢 谢谢 观观 看看
