洛伦兹力应用

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1、洛伦兹力应用洛伦兹力应用 杜彩涛一、学习目标：一、学习目标：1、会判断洛伦兹力的方向，并能计算、会判断洛伦兹力的方向，并能计算洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小2、知道洛伦兹力永不做功、知道洛伦兹力永不做功 3、分析出、分析出 电视机显像管电视机显像管 质谱仪质谱仪 回旋加速器回旋加速器 速度选择器速度选择器 磁流体发电机磁流体发电机 电磁流量计电磁流量计 霍尔效应的工作原理霍尔效应的工作原理 1、磁场对、磁场对 的力叫洛伦兹力。当电荷的力叫洛伦兹力。当电荷 在磁场中或者电荷的运动方向和磁场方向在磁场中或者电荷的运动方向和磁场方向 时电荷不受洛伦兹力。不计粒子的重力当电时电荷不受洛伦兹力。不计粒子的

2、重力当电荷以速度荷以速度v沿磁场方向射入磁场时，粒子沿磁场方向射入磁场时，粒子做做运动运动;当电荷以速度当电荷以速度v垂直匀强磁场方向垂直匀强磁场方向射入磁场时，粒子做射入磁场时，粒子做 运动。其半径运动。其半径 R=，周期，周期T=。2、洛伦兹力的方向用、洛伦兹力的方向用 判断，力的方向判断，力的方向既与既与 垂直又与垂直又与 垂直。因为洛伦兹力的垂直。因为洛伦兹力的方向与电荷的运动方向垂直所以洛伦兹力方向与电荷的运动方向垂直所以洛伦兹力 功。功。洛伦兹力的洛伦兹力的 大小计算大小计算F=。练习：判断带负电量练习：判断带负电量q粒子受到的洛伦兹粒子受到的洛伦兹力的方向，并计算出大小力的方向，

3、并计算出大小vvB-应用1、电视机显像管应用了、电视机显像管应用了 的道理。的道理。要使电子束在竖直方向发生偏转，应要使电子束在竖直方向发生偏转，应 在在 方向加上偏转磁场。如果电视机荧光方向加上偏转磁场。如果电视机荧光屏上没有图像，只有一条水平亮线，故障可屏上没有图像，只有一条水平亮线，故障可能出现在哪里？能出现在哪里？2、质谱仪是一种测量带电粒子、质谱仪是一种测量带电粒子 ，和分和分 析析 的仪器。当一束带电的原子核通过质谱仪的仪器。当一束带电的原子核通过质谱仪中的电场和磁场时中的电场和磁场时,凡其比荷不相等的，便被分开。凡其比荷不相等的，便被分开。质谱仪是用质谱仪是用 场加速场加速,场偏

4、转来工作的。场偏转来工作的。原理：电场中：原理：电场中：磁场中磁场中：RvmqvB22mv21U q针对练习：针对练习：如右图所示：一束电荷量如右图所示：一束电荷量都为都为q的带点粒子从静止开的带点粒子从静止开始经加速电压为始经加速电压为U的电场垂的电场垂直进入磁感应强度为直进入磁感应强度为B的匀的匀强磁场后分别打在照相底强磁场后分别打在照相底片的三处，如图从左到右片的三处，如图从左到右三个点分别到三个点分别到S3距离分别距离分别是是x1,x2 ,x3。（不计重力）（不计重力）则（则（1）粒子的质量分别是）粒子的质量分别是多大？（多大？（2）哪个粒子的质）哪个粒子的质量大？量大？3、回旋加速器

5、是利用、回旋加速器是利用 加速加速 偏转得到偏转得到高能粒子的装置。回旋加速器交变电压的高能粒子的装置。回旋加速器交变电压的周期周期T=，粒子在磁场中运动的周期，粒子在磁场中运动的周期T=，粒子离开回旋加速器的动能与加，粒子离开回旋加速器的动能与加速电压速电压 ，由，由 ，决定决定。针对练习：回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒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

6、加速，两D形金属盒处形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如课本于垂直于盒底的匀强磁场中，如课本101页图，页图，要增大带电粒子射出时的速度，则下列说法中正要增大带电粒子射出时的速度，则下列说法中正确的是（确的是（）A增大匀强电场间的加速电压增大匀强电场间的加速电压 B增大磁场的磁感应强度增大磁场的磁感应强度 C减小狭缝间的距离减小狭缝间的距离 D增大增大D形金属盒的半径形金属盒的半径4速度选择器原理课本98页第3题匀强电场和匀强磁场互相垂直匀强电场和匀强磁场互相垂直原理二力平衡：原理二力平衡：qBv=qE场场针对练习：如图所示，速度为针对练习：如图所示，速度为v0 电电荷量为荷量为q的正离子恰

7、能沿直线飞出的正离子恰能沿直线飞出离子速度选择器，选择器中磁感应离子速度选择器，选择器中磁感应强度为强度为B，电场强度为，电场强度为E，则（，则（）A.若改为电荷量若改为电荷量q的离子，将能沿的离子，将能沿直线飞出（其它条件不变）直线飞出（其它条件不变）B.若改为电荷量若改为电荷量2q的离子，将能的离子，将能沿直线飞出（其它条件不变）沿直线飞出（其它条件不变）C.若电荷量为若电荷量为q的正离子从右向左进的正离子从右向左进入将能沿直线飞出（其它条件不变）入将能沿直线飞出（其它条件不变）D.若速度变为若速度变为2v0将往下偏（其它条将往下偏（其它条件不变）件不变）5、磁流体发电机原理见课本磁流体发

8、电机原理见课本98页第页第4题题 原理：当外电路断开时原理：当外电路断开时A、B两极板间的电两极板间的电压就等于电源的电动势压就等于电源的电动势E，此时不再向，此时不再向A、B聚集电荷，带电粒子匀速直线通过受聚集电荷，带电粒子匀速直线通过受力平衡。力平衡。原理二力平衡：原理二力平衡：qBv=qE场场 dEE场针对练习：针对练习：如图所示，是磁流体发电机的示如图所示，是磁流体发电机的示意图，两极板间的匀强磁场磁意图，两极板间的匀强磁场磁感应强度为感应强度为B0.5 T，极板间距极板间距d20 cm，（1）如果要使该发电机的电动）如果要使该发电机的电动势势E20 V，则离子的速率为，则离子的速率为

9、多少？多少？（2）如果输出端接外电阻为）如果输出端接外电阻为R，发电机内阻为发电机内阻为r则流过电路的则流过电路的电流为多大电流为多大？6、电磁流量计原理 电磁流量计是用来测量导电液体单位时间电磁流量计是用来测量导电液体单位时间内流过液体体积的仪表。内流过液体体积的仪表。原理：当带电液体垂直通过匀强磁场时带原理：当带电液体垂直通过匀强磁场时带电液体在洛伦兹力的作用下发生偏转使之电液体在洛伦兹力的作用下发生偏转使之形成与磁场垂直的电场，当电场力与洛伦形成与磁场垂直的电场，当电场力与洛伦兹力平衡时粒子不再偏转做匀速直线运动。兹力平衡时粒子不再偏转做匀速直线运动。即二力平衡：即二力平衡：qBv=qE

10、场场 针对练习：针对练习：如图所示，在水槽前后壁内侧各装一导如图所示，在水槽前后壁内侧各装一导体片体片a、b，沿，沿y轴正向加恒定的匀强磁场轴正向加恒定的匀强磁场B当氯化钠液体沿当氯化钠液体沿x轴正向匀速直线通轴正向匀速直线通过时，测得过时，测得a、b之间的电压为之间的电压为U，宽度，宽度为为d，沿，沿y轴方向厚为轴方向厚为h，（，（1）判断）判断a、b那处电势高？那处电势高？（2）求流量）求流量Q7、霍尔效应 原理 看课本看课本103页知道什么是霍尔效应页知道什么是霍尔效应原理：当运动电荷通过匀强磁场时在洛伦兹原理：当运动电荷通过匀强磁场时在洛伦兹力的作用下发生偏转使之形成与磁场垂直力的作用下发生偏转使之形成与磁场垂直的电场，当电场力与洛伦兹力平衡时运动的电场，当电场力与洛伦兹力平衡时运动电荷不再偏转做匀速直线运动。电荷不再偏转做匀速直线运动。即二力平衡：即二力平衡：qBv=qE场场针对练习：针对练习：如图已知矩形截面导体沿电流方向长如图已知矩形截面导体沿电流方向长L,沿沿磁场方向厚度为磁场方向厚度为h，矩形的宽为，矩形的宽为d，导体内，导体内单位体积内的电荷数位单位体积内的电荷数位n每个电荷所带的每个电荷所带的电荷量为电荷量为e，流过导体的电流为，流过导体的电流为I，试推导霍尔电压试推导霍尔电压U？谢谢合作