2019_2020学年高中物理第3章磁场第6节带电粒子在匀强磁场中的运动练习含解析新人教版选修3_1
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【知识点详解】 本资料主要涉及的是高中物理中的磁场部分,特别是带电粒子在匀强磁场中的运动规律。这部分内容在高中物理中属于电磁学的重要章节,对于理解和应用洛伦兹力、圆周运动以及左手定则等概念至关重要。 1. **洛伦兹力与圆周运动**: - 洛伦兹力是带电粒子在磁场中运动时受到的力,其方向始终垂直于粒子的速度和磁场方向,遵循右手螺旋法则。 - 当带电粒子的速度方向垂直于磁场方向时,粒子将做匀速圆周运动。这是因为洛伦兹力提供了粒子做圆周运动所需的向心力,即 \( F = m \frac{v^2}{r} \)。 - 粒子在磁场中的运动半径 \( r \) 与其速度 \( v \)、荷质比 \( q/m \) 和磁感应强度 \( B \) 有关,公式为 \( r = \frac{mv}{qB} \)。 2. **左手定则**: - 左手定则是判断带电粒子在磁场中运动方向的重要工具。伸开左手,让大拇指指向粒子的初速度方向,四指弯曲指向磁场方向,那么手掌的平面就表示粒子受力(洛伦兹力)的方向。 3. **粒子动能与运动状态**: - 带电粒子在磁场中做圆周运动时,只要速度的大小不变,其动能就不会改变。但如题目中提到,粒子动能减小意味着速度减小,这将导致粒子运动半径减小。 4. **磁流体发电机**: - 在磁流体发电机中,正负离子在磁场作用下分别向相反方向偏转,从而产生电流。这体现了洛伦兹力可以引导电荷定向移动,形成电动势。 5. **电子束的径迹与加速电压、磁场强度的关系**: - 通过调整电子枪的加速电压,可以改变电子的初速度,进而影响电子在磁场中的轨道半径。电压增大,动能增加,轨道半径也增大。 - 增大励磁线圈的电流会增强磁场,根据粒子在磁场中的运动半径公式,磁场增强会使轨道半径减小。 6. **流量计的工作原理**: - 流量计利用带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力,使得离子在电极间形成电势差,从而测量污水流量。电压与流量成正比,与流体的宽度和高度有关,而与流体的厚度无关。 这部分内容主要涵盖了高中物理中关于带电粒子在磁场中运动的基础知识,包括洛伦兹力、匀速圆周运动、左手定则以及实际应用中的磁流体发电机和流量计的工作原理。学生需要熟练掌握这些知识点,才能有效地解决相关问题。
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