19-20鲁科版高中物理选修1-1（课件+教师用书）：第3章 第3节 洛伦兹力的应用 (2份打包)

第3节　洛伦兹力的应用 学 习 目 标 知 识 脉 络 1．初步了解显像管的主要构造和真空显像管的工作原理．(重点、难点) 2．了解带电粒子的磁偏转在磁流体发电机中的作用． 3．知道回旋加速器的工作原理，并了解加速器的基本用途．(重点、难点) 一、磁偏转与显像管 1．显像管的构造：主要由电子枪和荧光屏两部分构成．电子枪用来发射电子束，荧光屏在电子束的冲击下发光． 2．显像管的原理 (1)为了再现拍摄时的原图像，必须使电子束的扫描反映出原图像的信息． (2)磁偏转线圈：偏转线圈通入电流时会产生磁场，当电子束通过时，将受到洛伦兹力作用，实现水平偏转和偏转． (3)电子束的偏转方向是用包含图像信息的交变电流控制磁偏转线圈实现的，电子束打在屏幕上的位置反映的就是图像的信息，屏幕上展现的也就是拍摄的图像． 二、磁偏转与磁流体发电机 1．磁流体发电机的构造：由等离子源、磁极和两个极板三部分构成． 2．磁流体发电机的原理：等离子源中产生的高温等离子导电气体穿过磁场的发电通道时，受洛伦兹力作用，正、负离子分别向两个极板偏转，两个极板接收到带电离子后形成电势差，当两个极板与外电路形成闭合电路时，电路中就产生了电流． 三、磁偏转与回旋加速器 1．回旋加速器的构造：如图所示，D1，D2是半圆金属扁盒，D形盒的缝隙处接高频交流电源．D形盒处于匀强磁场中． 2．回旋加速器的原理：交流电周期和粒子做圆周运动的周期相同，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速． 1．思考判断 (1)黑白电视机的显像管中只有一支电子枪．(√) (2)其他电器设备在工作时，不会对电视机产生影响．(×) (3)电子束撞击荧光屏时荧光屏会发光．(√) (4)磁流体发电机与火力发电机相比，大大提高了能量的转化效率．(√) (5)目前我国已大量利用磁流体发电．(×) (6)两极板间电压只与离子入射速度有关．(×) (7)带电粒子在磁场中运动可获得能量．(×) (8)带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期与速度大小无关．(√) 2．合作探究 回旋加速器两端所加的交流电压的周期由什么决定？ 【提示】　为了保证每次带电粒子经过时均被加速，使之能量不断提高，交流电压的周期必须等于带电粒子在回旋加速器中做匀速圆周运动的周期，即T＝.因此，交流电压的周期由带电粒子的质量m、带电量q和加速器中的磁场的磁感应强度B来决定. 磁偏转与显像管 1．电子束的磁偏转 电子束在磁场中运动时，若速度方向与磁场方向垂直，根据左手定则，运动电荷所受洛伦兹力方向始终与其速度方向垂直．因此洛伦兹力不能改变运动电荷速度的大小，只能改变运动的方向，使其发生偏转． 2．显像管的工作原理 (1)工作原理：显像管工作时，阴极发射电子，加速后电子在偏转电场、磁场作用下打到荧光屏上不同位置，荧光屏因大量电子撞击发光而形成图像． (2)扫描：电子束打在荧光屏上的光点，按一定规则不断在水平方向、竖直方向移动叫扫描．电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫作一场，电视机中每秒要进行50场扫描． 1．如图所示，如果在电子射线管上方平行于管轴放置一根载流导线，电流方向如图所示，电子射线将朝什么方向偏转？电流反向后情况会如何？想一想：为什么禁止将磁铁靠近正在播放节目的电视机？ 【答案】　向下偏转　向上偏转　电视机显像是靠电子轰击荧光屏产生的，磁铁产生的磁场将影响电子运动的轨迹，影响图像质量． 2．显像管是电视机中的一个重要元件，如图所示为电视机显像管的偏转线圈示意图，圆心黑点表示电子枪射出的电子，它的方向由纸内指向纸外．当偏转线圈通以图示方向的电流时，电子束应(　　) A．向左偏转 B．向上偏转 C．不偏转 D．向下偏转 B　[偏转线圈N极在右，S极在左，磁场方向向左，用左手定则，四指指向电子运动的反方向即可判断．] 磁偏转与磁流体发电 1．装置 如图所示，A、B为两个极板，极板间有匀强磁场，磁场方向向外，等离子束穿过磁场，根据左手定则可以判断，正电荷偏向B极，负电荷偏向A极． 2．原理 正、负离子被极板吸收后，接收正离子的极板B带正电，接收负离子的极板A带负电，两极板间产生了电场，电场的出现阻碍了离子的进一步偏转，此后的离子受到两个力的作用：电场力和洛伦兹力，当这两个力平衡时，离子不再偏转，极板间的电压达到稳定． 3．电压 设带电粒子的运动速度为v，带电荷量为q，磁场的磁感应强度为B，极板间距离为d，极板间电压为U，据FB＝Fe，有qvB＝qE＝，得U＝Bdv. 【例1】　如图所示为磁流体发电机的示意图，将气体加热到很高的温度，使它成为等离子体(含有大量正、负离子)，让它以速度v通过磁感应强度为B的匀强磁场区，电极a和b的间距为d. (1)说明磁流体发电机的原理；