1.4 洛伦兹力的应用 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦洛伦兹力的应用，系统涵盖电子显像管、速度选择器等七个知识点，通过递进式思考问题导入，从基础偏转原理到复杂仪器应用逐步深入，构建“现象探究-原理分析-公式推导-实际应用”的学习支架。 其亮点在于以问题链驱动科学探究，融合物理观念（运动与相互作用、能量）与科学思维（模型建构、推理），如速度选择器通过多向思考引导推理，回旋加速器结合真实案例培养科学态度。学生能深化观念、提升思维与探究能力，教师可高效实施启发式教学。

1.4洛伦兹力的应用 知识点一：电子显像管 思考：如何让电子束偏转到A点？ 知识点二：速度选择器 思考：什么可以让带电粒子发生偏转？ 思考：如果空间中既有磁场又有电场，带电粒子将如何运动？ 在如图所示的平行板器件中，电场强度和磁感应强度相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器。 ＋＋＋＋＋＋ －－－－－－ B 挡板 +q 粒子将做什么运动？ 什么样的粒子可以沿直线射出？ 思考：如果是负电荷从该位置水平射入，结果还一样吗？ 不计粒子重力 1.只选择速度，不选择粒子（质量、电量、电性） 思考：如果电荷从右边进入磁场呢？ 2.速度选择器中的粒子只能沿一个确定的方向通过 思考：如果只改变电场或磁场的方向，能起到筛选作用吗？ 3.E、B的方向不仅互相垂直，且还有确定的关系 知识点二：速度选择器 特点： 2、当 时，粒子向F洛方向偏转，F电做负功，粒子的动能减小，电势能增大 3、当 时，粒子向F电方向偏转，F电做正功，粒子的动能增大，电势能减小 1、当 时，粒子作匀速直线运动 知识点三：磁流体发电机 平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束等离子体喷入磁场，正负粒子将做什么运动？ 等离子体：高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子 等离子体（由正负离子构成）和磁场来发电，洛伦兹力使正负粒子偏转，堆积极板，产生电场。 电动势： 电场力和洛伦兹力动态平衡时，稳定发电（U不变）： 知识点四：电磁流量计 思考：测量流过导管截面的流量需要测哪些物理量？ 流量：单位时间流过导管某一截面的液体体积 Q=vs（等于流速乘以横截面积） 思考：如何测流速？ 知识点五：霍尔元件 元件宽度和厚度分别为h、d，匀强磁场B中当元件通向右的电流I时，上下侧面会形成电压。 d h I B 思考：为什么会形成电压？ 思考：电荷会向哪里偏转？ 思考：达到稳定状态时哪里的电势会更高？ 金属导体板放在垂直于它的匀强磁场中，当导体板中通过电流时，在平行于磁场且平行于电流的两个侧面间会产生电势差，这种现象叫霍尔效应 思考：达到稳定状态时霍尔电压UH有多大？ 电荷量为q，单位体积中的自由电荷数为n 霍尔系数 思考：载流子一定为正电荷吗？ 载流子：即电流载体，在物理学中载流子指可以自由移动的带有电荷的物质微粒。金属中为电子，在半导体中可能为正电荷。 思考：元件的摆放会影响霍尔电压吗？ 知识点六：质谱仪 1.作用：测定带电粒子比荷的仪器 2.结构： 3.工作原理： （1）加速：动能定理 （2）速度选择： （3）偏转： （4）比荷： 测质量： 1.区分比荷不同粒子 2.发现同位素 3，测粒子质量 知识点七：回旋加速器 思考：如何让带电粒子获得较大动能？ 1．加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=Ek 2．直线加速器，多级加速： （一）直线加速器 由动能定理得:带电粒子经n 极的电场加速后增加的动能为： 实验室需要很高的电压才能通过直线加速使粒子获得较大的速度，可是电压越高，对绝缘的要求也越高，否则仪器就会被击穿。 或加速装置需要很长。 知识点七：回旋加速器 欧洲质子加速器 斯坦福大学的加速器 北京正负电子对撞机 美国斯坦福电子直线加速器管长3050米 思考：能否设计一款占地面积少的加速器？ 知识点七：回旋加速器 劳伦斯 如果带电粒子在一次加速后又转回来被第二次加速，如此往复“转圈圈”式地被加速，加速器装置所占的空间就会大大缩小。而磁场正好能使带电粒子“转圈圈”，于是，人们依据这个思路设计出了用磁场控制轨道、用电场进行加速的回旋加速器。 知识点七：回旋加速器 + - + - ~ vm U B R 1.结构：两个 D 形金属扁盒，在其上加有磁场和交变的电场，两个 D形盒缝隙中心附近有离子源。 磁场：偏转 电场：加速 知识点七：回旋加速器 思考：随着粒子速度的增加，电压正负变化也要越来越快吗？ 思考：某带电粒子在回旋加速器中持续加速，能量能一直增大吗？ 思考：带电粒子的最高能量与哪些因素有关？ 知识点七：回旋加速器 带电粒子一定的条件下，其获得的最大能量EKm取决于：D形盒的半径R，磁感应强度B，粒子的电荷量q，质量m，与加速电压大小无关。 粒子获得的最大能量为： 带电粒子做圆周运动的半径最大只能等于圆形盒的半径，根据 粒子运动的最大速度为： 思考：加速次数跟什么有关？ 每一个周期加速两次 知识点七：回旋加速器 加速粒子在磁场中运动的时间： t >> t加 回旋次数： 磁场中： 电场中： $