高二物理洛仑兹力知识精讲.doc

用心爱心专心高二物理洛仑兹力知识精讲洛仑兹力，带电粒子在匀强磁场中的运动（B级要求）质谱仪，回旋加速器（A级要求）（一）洛仑兹力1.大小：2.方向：用左手定则判定，注意四指指向正电荷运动方向，对于负电荷，四指指向负电荷运动的反方向，方向不仅垂直于磁感强度B，且垂直于速度v。3.特点：对运动电荷不做功。（二）带电粒子在匀强磁场中运动1.定性分析带电粒子在匀强磁场中运动形式：带电粒子在匀强磁场中的运动形式仍由粒子的受力情况及粒子的初速度情况共同决定。不同的磁场对带电粒子施加特点不同，导致带电粒子在磁场中运动形式非常复杂，下面主要讨论匀强磁场中：初速度力的特点运动形式静止匀速直线运动匀速圆周运动2.研究带电粒子在匀强磁场中的运动规律：在匀强磁场中，当带电粒子初速度方向与磁场方向垂直时，粒子将在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动，其向心力由洛仑兹力提供，利用牛顿第二定律可求解带电粒子在匀强磁场中做圆周运动问题。1.带电粒子在磁场中运动的研究方法（定圆心，画轨迹，利用几何关系求半径）（1）圆心的确定：因为始终指向圆心充当向心力，且，画出粒子运动轨迹中任意两点（一般射入和射出磁场的两点）的方向，其延长线的交点即为圆运动的圆心。特殊方法：也可利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心。（2）半径的确定：根据数学几何知识，解三角形求圆运动的半径。（3）带电粒子在磁场中运动时间t的确定：先找到粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角，可利用圆心角与弦切角的关系，或四边形内角之和等于，计算出圆心角，则若为弧度制，则例1.介子衰变的方程为，其中介子和介子带负的基元电荷，介子不带电。一个介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径之比为2：1。介子的轨迹未画出。由此可知的动量大小与的动量大小之比为（）A.1：1B.1：2C.1：3D.1：6解：由由轨迹是同侧相切，则、方向相同，设为正方向，介子衰变为和遵从动量守恒，则今年的高考题是异侧相切，则例2.如图所示，以MN为界面的匀强磁场，上方磁感应强度为2B，下方磁感应强度为B，方向均垂直纸面向外，现有一带电量为+q质量为m的粒子，从界面MN上的O点出发，垂直进入上方磁场中，经过_____________s后，又要以相反的方向通过O点。解：本题关键弄清+q带电粒子进入分界磁场应如何运动，画出其运动轨迹，由于洛仑兹力始终不做功，故带电粒子进入上、下界面磁场速率不变，由，上方圆半径与下方圆半径画出运动轨迹如图所示，则粒子以相反方向通过O点，要在上方走两个半圆，下方一个半圆，所需时间，例3.如图所示，分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。带电量为q、质量为m的带电粒子从磁场的边缘A点沿圆的半径AO方向射入磁场，穿过磁场区域后速度方向偏转了角，其中（1）带电粒子入射速度的大小。（2）若改变粒子的入射方向但仍保持带电粒子在纸面内运动和速率不变，则粒子在这个磁场中运动的最长时间是多少？解：（1）由粒子穿过磁场区域后速度方向偏转了角，则A、P运动轨迹所对圆心角为，连接，则在（2）若改变粒子入射方向，但速率不变，则粒子圆运动的半径不变，要使粒子在磁场中运动时间最长，则运动轨迹对应圆心角应有最大值，当运动轨迹（圆弧）对应的弦最长时，即应当为有界磁场的直径，有最大值，时间最长。由数学知识例4.如图所示，质量为m，带电量为的绝缘滑环套在固定于水平方向且足够长的绝缘杆上，滑环与杆之间的动摩擦因数为，整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直纸面向外，现给滑环一个水平向右的瞬时冲量I，使其开始运动，已知当时滑环恰能沿杆做匀速直线运动。求：（1）的大小（2）若瞬时冲量为某一定值时，滑环沿杆运动过程中克服摩擦力所做的功。B解：（1）当时滑环沿杆匀速直线运动则滑环应不受滑动摩擦力（2）当瞬时冲量滑环沿杆作变减速运动，当减小到等于重力以后滑环一直匀速运动，故滑环整个过程应用动能定理：1.如图所示，在POQ区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。有一束负离子流沿纸面垂直于磁场边界OQ方向从A点射入磁场，已知OA=s,，负离子的质量为m，带电量的绝对值为q。画出负离子在磁场中运动的轨迹。要使负离子不从OP边射出，负离子射入磁场时的速度最大不能超过______________。（轨迹如图红笔所画）2.某空间存在着如图所示的水平方向的匀强磁场，A、B两个物块叠放在一起，并置于光滑的绝缘水平地面上。物块A带正电，物块B为不带电的绝缘块。水平恒力F作用在物块B上，使A、B一起由静止开始向左运动。在A、B一起向左运动的过程中，以下关于A、B受力和运动的说法中正确的是（）A.A对B的压力变小B.B对A的摩擦力保持不变