高中物理 第三章 磁场第五节 研究洛伦兹力

高中物理 第三章 磁场第五节 研究洛伦兹力

第六节　洛伦兹力与现代技术 ‎ 问题探究 打开电视机,正常接收一节目,然后将一条形磁铁侧向移向电视机屏幕,试观察屏幕图像有何变化，是什么原因导致这种现象发生呢？ 答案：现象是电视机屏幕上的图像变形,色彩也失真.原来电视机的显像管后部灯丝在接通电源后发热发出电子，加速电场把这些电子加速形成电子束，电子束在偏转电场和磁场的作用下，打在屏幕上的原来图像对应的位置.当磁铁靠近显像管时,管内电子束受到磁铁产生的磁场的洛伦兹力的作用,轨迹发生了变化，未能打到预定的地方. 自学导引 ‎1.电子的质量很小，我们往往忽略重力对电子的影响，当电子所处的空间无电场和磁场时，电子做_________________；当电子运动速度方向与磁场垂直时，电子做_________________. 答案：匀速直线运动　匀速圆周运动 ‎2.当带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力作用时，由于洛伦兹力始终与__________垂直，故带电粒子做_________________.已知电荷量为q的带电粒子，以速度大小v垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则该粒子做_________________，其运动轨道半径为：______________；周期为：______________. 答案：速度　匀速圆周运动　匀速圆周运动  ‎3.同位素是______________________的原子.同位素的化学性质相同，不能用化学方法加以区分，但我们可以用物理方法来研究，例如利用质谱仪来研究同位素.质谱仪是由_____________的学生_____________发明的，他用质谱仪首先得到了___________和___________的质谱线，证实了同位素的存在.阿斯顿因发明质谱仪和发现非放射性元素的同位素等贡献而获得___________年度___________奖. 答案：原子序数相同、原子质量不同　汤姆生　阿斯顿　氖20　氖22　1922　诺贝尔化学 ‎4.加速器是使带电粒子获得高能量的装置.___________年美国加利福尼亚州伯克利加州大学的___________制成了世界上第一台回旋加速器，其真空室的直径只有‎10.2 cm，此后不断改进又制成了实用的回旋加速器.他因为发明和发展了回旋加速器获得了___________年度___________奖. 答案：1930　劳伦斯　1939　诺贝尔物理学 疑难剖析 磁流体发电机：带电粒子在磁场中的动态分析 ‎【例1】 磁流体发电机原理图如图‎3-6-1‎.等离子体高速从左向右喷射，两极板间有如图方向的匀强磁场.该发电机哪个极板为正极板？两板间最大电压为多少？ 图‎3-6-1‎ 解析：由左手定则，正、负离子受的洛伦兹力分别向上、向下，所以上极板为正极板，正、负极板间会产生电场.当刚进入的正、负离子受的洛伦兹力与电场力等值反向时，达到最大电压：U=Bdv.当外电路断开时，这也就是电动势E.当外电路接通时，极板上的电荷量减少，板间场强减小，洛伦兹力将大于电场力，进入的正、负离子又将发生偏转.这时电动势仍是E=Bdv，但路端电压将小于Bdv. 启示：在定性分析时特别需要注意的是： ‎(1)正、负离子速度方向相同时，在同一磁场中受洛伦兹力方向相反. ‎(2)外电路接通时，电路中有电流，洛伦兹力大于电场力，两板间电压将小于Bdv，但电动势不变（和所有电源一样，电动势是电源本身的性质）. ‎(3)注意在带电粒子偏转聚集在极板上以后新产生的电场的分析.在外电路断开时最终将达到平衡状态. 与磁场中匀速圆周运动周期相关的飞行时间问题 ‎【例2】 如图‎3-6-2‎所示，两个相同的带电粒子，不计重力，同时从A孔沿AD方向射入一正方形空腔的匀强磁场中，它们的轨迹分别为a和b，则它们的速率和在空腔里的运行时间的关系是（　　） 图‎3-6-2‎ A.va=vb，ta vb，ta >tb  C.va>vb，ta

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