教科版高中物理选修3-13-5
人教版高中物理选修3-13.5运动电荷在磁场中受到的力.docx
高中物理学习材料桑水制作1、下列说法正确的是( )A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B.运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D.洛伦兹力对带电粒子不做功2、长直导线AB附近有一带电的小球，由绝缘丝线悬挂在M点，当AB中通以如图所示的恒定电流时，下列说法正确的是（）A.小球受磁场力作用，方向与导线垂直指向纸里B.小球受磁场力作用，方向与导线垂直指向纸外C.小球受磁场力作用，方向与导线垂直向左D.小球不受磁场力作用3、在你身边，若有一束电子从上而下运动，在地磁场的作用下，它将( )A．向东偏转B．向西偏转 C．向北偏转D．向南偏转4、以下说法正确的是 ( )A．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力 B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功 D．洛伦兹力可以改变运动电荷的速度大小5.当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管,若不计重力,则( )A．带电粒子速度大小改变B．带电粒子速度方向改变C．带电粒子速度大小不变D．带电粒子速度方向不变6.初速为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（）A．电子将向右偏转，速率不变B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变D ．电子将向右偏转，速率改变7、如图所示，有一磁感应强度为Ｂ、方向竖直向上的匀强磁场，一束电子流以初速ｖ从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小和方向是( )A.v B ,竖直向上B. vB ，水平向左 C.Bv,垂直纸面向里 D. Bv,垂直纸面向外8．关于带电粒子所受洛伦兹力f 、磁感应强度B 和粒子速度v 三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )（A ）f 、B 、v 三者必定均相互垂直（B ）f 必定垂直于B 、v ，但B 不一定垂直v（C ）B 必定垂直于f 、v ，但f 不一定垂直于v（D ）v 必定垂直于f 、B ，但f 不一定垂直于B9．如图所示，用丝线吊一个质量为m 的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A 点和B 点向最低点O 运动且两次经过O 点时( )A ．小球的动能相同B ．丝线所受的拉力相同C ．小球所受的洛伦兹力相同D ．小球的向心加速度相同10．一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么就这个空间是否存在电场或磁场，下列说法中正确的是 ( )A ．一定不存在电场B ．一定不存在磁场C ．一定存在磁场D ．可以既存在磁场，又可以存在电场11、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（ ）A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地面向东偏转C.相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转12、电子的速率v=3×106 m/s ，垂直射入B=0.10 T 的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是F 洛=______________。
高中物理(新课标人教版)同步学习方略课件 选修3-13-5
这就是磁场对一个运动电荷的作用力，即洛伦兹力．其 中v应理解为带电粒子相对磁场的运动速度． (2)洛伦兹力与安培力的关系． 安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微 观解释． 电流是带电粒子定向运动形成的，通电导线在磁场中受 到磁场力(安培力)的作用，揭示了带电粒子在磁场中运动时 要受磁场力作用的本质．
3．洛伦兹力公式：F＝qvBsinθ，其中θ为速度方向与磁 感应强度方向的夹角．当v⊥B时，F＝qvB，当v∥B时，F ＝0.
知识点三
洛伦兹力的应用
1．电视显像管的工作原理． (1)构造如图．
(2)原理：阴极发射电子经过偏转线圈，偏转线圈产生的 磁场和电子运动方向垂直，电子受洛伦兹力发生偏转，偏转 后的电子打在荧光屏上，使荧光屏发光． (3)扫描：偏转区域的水平方向和竖直方向都加有偏转磁 场，其方向、强弱都在不断变化，这种现象称为扫描．
教材知识梳理
知识点一
洛伦兹力
1．定义：运动电荷在磁场中所受的力． 2．与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力 是洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质．
知识点二
洛伦兹力的大小和方向
1．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并 且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指 指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动电荷 在磁场中所受洛伦兹力的方向，负电荷受力的方向与正电荷 受力方向相反． 2．特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向 都垂直，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度 的大小，对电荷不做功．
注意
①我们只讨论电荷的运动方向与磁场垂直的情
况，由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场垂直，又与 电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者决定的 平面． ②由于洛伦兹力F洛总是跟运动电荷的速度垂直，所以洛 伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电荷速度方 向，不能改变速度的大小．
教科版高中物理选修(3-5)第二章 第1节《电子》ppt课件
解析：离子经过了电场加速和磁场偏转 两个过程，从离子运动轨迹可知，离子 带正电，设它进入磁场时的速度为 v， 1 2 在电场中加速有 qU＝ mv ，在磁场中 2 mv2 a 偏转有 qBv＝ r ，而 r＝ ，联立以上 2 q 8U 三式解得 ＝ 2 2. m Ba 8U 答案： 2 2 Ba
1．密立根采用油滴实验测出了电子的电荷量为：
思考感悟
阴极射线通过电场或磁场发生偏转说明了什么
问题？如何探测其比荷？
提示：阴极射线通过电场或磁场发生了偏转， 说明它受到了电场或磁场的作用，而电场或磁 场只对带电粒子产生作用，说明阴极射线是带 电的粒子，由其偏转情况还可确定其带电性
质．
如果知道电场或磁场的具体情况，测量出阴极
(2)说明图中磁场沿什么方向；
(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷．
【自主解答】
(1) 由于阴极射线向上偏转，因
此受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向 下，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴 极射线带负电． (2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹 力，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向里．
B．阴极射线带正电
C．阴极射线的比荷比氢原子核的比荷大
D．阴极射线的比荷比氢原子核的比荷小
解析：选AC.通过让阴极射线在电场、磁场中的
偏转的研究发现阴极射线带负电，而且比荷比
氢原子核的比荷大得多，故A、C正确．
测量带电粒子的比荷
例2
在汤姆孙测量阴极射线比荷的实验中， 采用了如图2－1－2所示的阴极射线管，从C出 来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平 射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F
【精讲精析】 解答此题应注意几点：
(1) 阴极射线的粒子带负电，由左手定则判断管
高三物理一轮总复习 第13章 选修3-5 第5节 原子核
示，X 为元素符号，A 表示核的 质量数 ，Z 表示核 的 电荷数 .
知识点三 原子核的衰变
1.原子核放出α粒子或 β 粒子，变成另一种原子核的变
化称为原子核的衰变.
2.分类 α衰变，放射出 α 粒子：AZX→ZA－－24Y＋42He
β衰变，放射出 β 粒子：AZX→AZ＋1Y＋0－1e
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A＝A′＋ 4n，Z＝Z′＋2n－m
(2)确定衰变次数，因为 β 衰变对质量数无影响，
先由质量数的改变确定 α 衰变的次数，然后再根据 β 衰变规律确定 β 衰变的次数.
变式 1 下列说法正确的是( ) A.研制核武器的钚 239(29349Pu)由铀 239(23992U)经过 4 次 β 衰变而产生 B.铯原子核(13535Cs)的结合能大于铅原子核(20882Pb) 的结合能(已知铅原子核比铯原子核稳定)
衰变类型 衰变方程
α衰变
β 衰变
AZX→ZA－－24Y＋42He AZX→ZA＋1Y＋0－1e
2 个质子和 2 个中 一个中子转化
衰变实质
子结合成一个整 为一个质子和
体射出
一个电子
衰变规律
211H＋210n→ 42He 电荷数守恒、质量
数守恒、动量守恒
10n→11H＋0－1e
3.半衰期：放射性元素的原子核有 半数 发生衰 变所需的时间.半衰期由 核内部本身 的因素决定，跟 原子所处的 物理或化学状态 无关.如果放射性
度内，核力比库仑力大得多.
(2)核力是短程力，作用范围在 1.5×10－15 m 之内.
(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种 性质称为核力的饱和性.
高中物理(教科版选修3-5)第3章 3.放射性的应用、危害与防护 含答案
3.放射性的应用、危害与防护[先填空]1．利用射线的特性(1)利用α射线的电离作用很强，用以消除(中和)因摩擦积累的静电．(2)利用β射线穿过薄物或经过薄物反射时，由透射或反射的衰减程度来测定薄物的厚度和密度．(3)利用γ射线的穿透能力可以进行金属探伤，还可利用γ射线进行培育优良品种、放射治疗等．2．作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置．3．利用衰变特性：利用天然放射性元素的半衰期可以估测文物、化石的年代，勘探矿藏等．[再判断]1．利用放射性同位素放出的β射线可以给金属探伤．(×)2．利用放射性同位素放出的α射线消除有害的静电积累．(√)3．利用放射性同位素放出的γ射线保存食物．(√)4．用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物做“示踪原子”．(√)[后思考]医学上做射线治疗用的放射性元素，使用一段时间后，当射线强度降低到一定程度时就需要更换放射材料，原来的材料成为核废料，这些放射治疗选用的放射性元素的半衰期应该很长还是较短？为什么？【提示】应选用半衰期较短的．因为半衰期短的放射性废料容易处理．当然也不能选用太短的，否则就需要频繁更换放射原料了．1．γ射线的主要应用(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；(2)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等；(3)医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症．2．衰变特性的应用利用半衰期非常稳定的特点，可以测算其衰变过程，推算时间等．1．(多选)下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是( )A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子【解析】消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A错误；探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA发生变异，B、C正确；研究农作物对肥料的吸收是利用其作示踪原子，D正确．【答案】BCD2．γ刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用γ射线很强的________能力和很________的能量.【导学号：22482041】【解析】γ刀治疗脑肿瘤主要是利用γ射线很强的穿透能力和很高的能量．【答案】穿透高3．放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的14 6C，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出14C的衰变方程；(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约。
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高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）课后跟踪演练||||| 巩固基础|||||1．下列说法中正确的是()A．运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场B．运动电荷受的洛伦兹力方向既与其运动方向垂直，又与磁感线方向垂直C．带电荷量为q的电荷，在磁场中运动速度大小不变，则所受洛伦兹力一定不变D．洛伦兹力对运动电荷不做功解析运动电荷的速度跟磁场平行时，将不受洛伦兹力作用，故选项A错误；由左手定则可知洛伦兹力垂直于速度与磁场所决定的平面，故选项B正确；洛伦兹力对运动电荷不做功，电荷速度大小不变，故选项D选项正确．答案BD2．试判断下图中各图带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性．答案①图：竖直向上，②图：垂直纸面向外，③图：负电荷，④图：垂直纸面向里3.初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则() A．电子将向右偏转，速率不变B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变D．电子将向右偏转，速率改变解析由右手螺旋定则判断通电直导线产生的磁场分布及方向，再由左手定则判断电子在该磁场中受洛伦兹力方向，洛伦兹力不做功，即速率不变．答案 A4.如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是()A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动解析通电螺线管产生的磁场在通电螺线管内部磁感线的方向与螺线管的轴线平行，所以电子沿轴线进入螺线管不受洛伦兹力作用，故选项C正确．答案 C5．下列关于带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是()A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同B．如果把＋q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变解析洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与其方向有关，故A选项错误；用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动的方向跟正电荷运动的方向相反，故把＋q换成－q，且速度反向而大小不变时，洛伦兹力的方向不变，又因速度方向与B的夹角也不变，故洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B选项正确；洛伦兹力的方向一定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方向的夹角也可以是任意的，故C项错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，不改变运动电荷的动能，故D选项正确．答案BD6．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力作用，下列表述正确的是()A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向解析带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力始终与运动方向垂直，故洛伦兹力不做功，只改变速度的方向，B选项正确．答案 B||||| 拓展提升|||||7.如图所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力G a、G b、G c间的关系，正确的是()A．G a最大B．G b最大C．G c最大D．G b最小解析根据题意与图可知，a不受洛伦兹力，只在重力与电场力的作用下静止．据F合＝0可知，a带负电．显然，b、c也带负电，所以b所受洛伦兹力方向竖直向下，c所受洛伦兹力方向竖直向上．设三个油滴的电荷量为q，电场的场强为E，磁场磁感应强度为B，运动电荷的运动速度为v.据F合＝0得对a有：G a－Eq＝0，G a＝Eq；对b有：G b＋Bq v－Eq＝0，G b＝Eq－Bq v；对c有：G c－Bq v－Eq＝0，G c＝Eq＋Bq v.所以有G c＞G a＞G b.答案CD8.如图所示，带等量异种电荷的平行板之间，存在着垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是曲线的最低点，不计重力，以下说法正确的是()A．这个粒子带正电荷B. A点和B点必定位于同一水平面上C．在C点洛伦兹力大于电场力D．粒子达到B点后将沿曲线返回A点解析带电粒子从静止开始，最初仅受电场力，由题意可知粒子带正电，故A选项正确；由于洛伦兹力不做功，A、B两点应处在同一等势面上，所处电场为匀强电场，故B选项正确；粒子在C处受电场力和洛伦兹力作用，向上偏转，则洛伦兹力大于电场力，故C 选项正确；粒子到达B点后将重复以前的过程，故D选项错误．答案ABC9．如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点O由静止释放，M、N为轨道的最低点，以下说法正确的是()A．两小球到达轨道最低点的速度v M>v NB．两小球到达轨道最低点时对轨道的压力F M>F NC．小球第一次到达M点的时间大于到达N点的时间D．在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能解析小球在磁场中到达轨道最低点时只有重力做功，v M＝2gR.在电场中到达轨道最低点时，重力做正功，电场力做负功，根据动能定理有mgR －qER ＝12m v 2N ，v N ＝ 2gR －2qER m ，所以v M >v N ；因为OM ＝ON ，所以该过程所用时间t M <t N ，故A 选项正确，C 选项错误．据能量守恒定律，D 选项正确．在M 点F M ′＝mg ＋q v M B ＋m v 2M R ，在N 点F N ′＝mg ＋m v 2N R ，不难看出，F M ′>F N ′，由牛顿第三定律，可知F M ＝F M ′，F N ＝F N ′，所以B 选项正确．答案 ABD10．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将( )A ．竖直向下沿直线射向地面B ．相对于预定地点向东偏转C ．相对于预定地点，稍向西偏转D ．相对于预定地点，稍向北偏转解析 地球表面的磁场方向由南向北，质子是带正电的粒子，根据左手定则可判定，质子在赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东，故B 选项正确．答案 B11．光滑绝缘杆与水平面保持θ角，磁感应强度为B 的匀强磁场充满整个空间，一个带正电q ，质量为m ，可以自由滑动的小环套在杆上，如图所示，小环下滑过程中对杆的压力为零时，小环的速度为________．解析以带电小环为研究对象，受力如图．f ＝mg cos θ，f ＝q v B ，解得v ＝mg cos θqB .答案 mg cos θqB12．如图所示，质量为m 的带正电小球能沿着竖直的绝缘墙竖直下滑，磁感应强度为B 的匀强磁场方向水平，并与小球运动方向垂直．若小球电荷量为q ，球与墙间的动摩擦因数为μ.则小球下滑的最大速度为________，最大加速度为________．解析当小球刚开始下滑时有最大加速度，即a＝g，当小球的加速度为零时有最大速度，即mg＝μf，f＝q v B.解得v＝mg μqB.答案mgμqB g13.质量为m、带电荷量为＋q的小球，用一长为l的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，用绝缘的方法使小球位于使悬线呈水平的位置A，然后静止释放，小球运动的平面与B的方向垂直，求小球第一次和第二次经过最低点C 时悬线的拉力FT1和FT2.解析小球由A 运动到C 的过程中，洛伦兹力始终与v 的方向垂直，对小球不做功，只有重力做功，由动能定理有mgl ＝12m v 2c ， 解得v c ＝2gl .小球第一次经过C 点时，由左手定则可知洛伦兹力向上，其受力情况如图①所示．由牛顿第二定律，有FT 1＋F 洛－mg ＝m v 2c l .又F 洛＝q v c B ，所以FT 1＝3mg －qB 2gl .同理可得小球第二次经过C 点时，受力情况如图②所示： 得FT 2＝3mg ＋qB 2gl .答案 3mg －qB 2gl 3mg ＋qB 2gl。
教科版高中物理选修(3-5)1.2《动量》ppt教学课件
动量具有相对性：选取不同的参考系，同一物体的速度可能不 同，物体的动量也就不同，即动量具有相对性，通常在不说明 参考系的情况下，物体的动量是指相对地面的动量．
Байду номын сангаас
正确区别动量和动能： (1)动量是矢量、动能是标量，动量的改变量由合外力 F 和其作 用时间 t 共同决定，动能的改变由合力 F 做的功决定(动能定 理)．动量改变时，其动能可能不变化，比如做匀速圆周运动的 物体，物体的动量因速度方向改变而改变，而物体的动能因速 率不变而不变． (2)动能 Ek 与动量 p 都是状态量，动能是从能量的角度描述物体
图1-2-1
单位：在国际单位制中，力F的单位是N，时间 t的单位是s，所以冲量的单位是N·s.冲量与动 量的单位关系是：1 N·s＝1 kg·m/s，但要区 别使用．
三、对动量定理的理解及应用 对动量定理的理解 (1)动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的 原因，冲量是物体动量变化的量度，这里所说 的冲量是物体所受的合外力的冲量(或者说是物 体所受各外力冲量的矢量和)． (2)动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状 态量)之间的相互关系．
(4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或 各外力在各个阶段的冲量的矢量和)． (5)根据动量定理列式求解
对动量概念的理解
【典例1】 关于动量的概念，下列说法正确的是 ( )． A．动量大的物体惯性一定大 B．动量大的物体运动一定快 C．动量相同的物体运动方向一定相同 D．动量相同的物体速度小的惯性大
2 动 量
1．理解动量、动量改变量与冲量的概念． 2．理解动量定理的确切含义和表达式，知道动量 定理适用于变力． 3．会用动量定理解释有关物理现象，并能掌握一 维情况下的计算问题．
教科版高中物理选修3-5：《粒子物理学简介(选学)》课件-新版
根据以前所有的理论，这个峰是不应该存在的．这说明我们发现 了一种全新的夸克．这种新粒子有很特别的性质：第一，它们质 量比其他所有已知的粒子都重；第二，它的寿命比其他所有已知 粒子的寿命长1 000倍．这意味着什么呢？大家知道，如果所有人 在世界上活到100岁左右，但你突然发现一个村子里的人能活到10 000岁，这就表示这些人可能有特别的性质．当然，有了这第四种 夸克，你就可以问有没有第五种、第六种——至今为止，已发现了 六种．
丁肇中：寻找宇宙中的基本粒子 如何寻找宇宙中最基本的粒子呢？我用四个故事向大家介绍 一下，这些故事是我在过去的年里所亲自经历的．
第一个故事是测量电子的半径．现代电磁学的理论认为电子 的半径为零.1964年，美国的麻省理工学院和哈佛大学建造了一个 当时最大的加速器，这个加速器周长为1 000英尺(1英尺为0.304 8 m)．当时来自哈佛大学和康乃尔大学的世界上很有名的专家，在 这个加速器里做一个很重要的实验，实验结果同时证明量子电动 力学是错误的，电子是有半径的．这是一个非常重要的实验.1966 年，我在德国用不同的方法重新做了这个实验，结果发现电子的 半径确实小到不可测量，电子是没有半径的．实验的结果和理论 的预期的比值等于1，即是说电子的半径等于零，也就是说以前许 多专家所做的实验结果是错误的．
B．质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸 夸克组成
C．质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成，中子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 D．质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成，中子由 1 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 解析 题目中给出的信息是 u 夸克与 d 夸克的带电荷量，据质子11 H 带一个元电荷的电荷量及中子10n 不带电，分析可知 B 项正确． 答案 B
教科版高中物理选修(3-5)第三章 第6.7节《核聚变 粒子物理学简介》ppt课件
可控性
特别提醒： (1) 发生聚变反应的主线：轻核距离
近 —— 需要克服库仑斥力 ——需要足够的动能 —
—需要给核加热．
(2)聚变反应比裂变反应中每个核子平均释放能量
大． (3)目前正在研究可控热核反应，但还未达到可应 用阶段．
即时应用(即时突破，小试牛刀) 1 ．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是 ( ) A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量 多 B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量 一定大 C．聚变反应中粒子的比结合能变小 D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后 质量增加
思考感悟 (1)核聚变为什么需要在超高温条件下才能发生？ (2)氢弹与原子弹相比谁的威力更大？ 提示：(1)使轻核发生聚变反应，必须使它们接近 到 10 － 15 m ．由于原子核带正电，要使它们接近 到这种程度，必须克服电荷之间的很大的斥力作 用，这就要使核具有很大的动能才行．当物质达 到几百万度以上的高温时，原子核核外电子已经 完全脱离，成为等离子体，这时小部分原子核就 有足够的动能克服相互间的库仑斥力，
高温 下进行， 的反应．核聚变反应必须在 ______
因此又叫热核反应．
3 1 He 2．核反应举例：2 H ＋ H → _____ ＋ 2 1 1 0n
4
3．特点 (1)在消耗相同质量的核燃料时，核聚变反应比核 裂变反应_________________ ． 能释放更多的能量 没有放射性废料产生． (2)核聚变反应时_______ (3) 核聚变反应所用的燃料氘，在地球上的储量 _____________ 非常丰富 ． (4)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量， 靠________________ 就可以使反应进行下去． 自身产生的能量
教科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第5章 原子核与基本粒子 3 核反应 结合能
1.知道核反应及其遵从的规律,会正确书写核反应方程。(科学思维)
2.知道原子核的结合能和比结合能的概念。(物理观念)
3.知道什么是质量亏损,能应用爱因斯坦质能方程进行计算。(科学思维)
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所有粒子采用左下角(电荷数)配平,左上角(质量数)配平。未知粒子可根据其
电荷数和质量数确定。如(1)中电荷数为 92-90=2,质量数为 238-234=4,由此
可知为 α 粒子(42 He),同理确定其他粒子分别为中子(10 n)、电子(-1 0 e)、正电子
(+10 e)、中子(10 n)、质子(11 H)。
是发现质子的核反应方程,哪个是发现中子的核反应方程。
14
(1)7 N+10 n
4
(2)14
N+
2 He
7
1
1H
C+___________;
1
1H
O+___________;
解析 质子的核反应方程
10
(3)5 B+10 n
(4)94 Be+42 He
7
3 Li
+42 He;
12
6 C
+10 n;
解析 现中子的核反应方程
2
4
C 错误;两个 1 H 核结合成 2 He 核时释放能量,选项 D 正确。
探究点三
质量亏损与核能的计算
导学探究
爱因斯坦狭义相对论中的质能方程给出了核能的计算方法。
(1)核反应中质量亏损与质量守恒矛盾吗?
人教版高中物理选修3-13.5运动电荷在磁场中受到的力.docx
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）1、下列说法正确的是( )A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B.运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D.洛伦兹力对带电粒子不做功2、长直导线AB 附近有一带电的小球，由绝缘丝线悬挂在M 点，当AB 中通以如图所示的恒定电流时，下列说法正确的是（ ）A.小球受磁场力作用，方向与导线垂直指向纸里B.小球受磁场力作用，方向与导线垂直指向纸外C.小球受磁场力作用，方向与导线垂直向左D.小球不受磁场力作用3、在你身边，若有一束电子从上而下运动，在地磁场的作用下，它将( )A ．向东偏转B ．向西偏转C ．向北偏转D ．向南偏转4、以下说法正确的是 ( )A ．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力B ．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力C ．洛伦兹力对运动电荷一定不做功D ．洛伦兹力可以改变运动电荷的速度大小5.当一带正电q 的粒子以速度v 沿螺线管中轴线进入该通电螺线管,若不计重力,则( )A ．带电粒子速度大小改变B ．带电粒子速度方向改变C ．带电粒子速度大小不变D ．带电粒子速度方向不变6.初速为v 0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（ ） A ．电子将向右偏转，速率不变B ．电子将向左偏转，速率改变C ．电子将向左偏转，速率不变D ．电子将向右偏转，速率改变7、如图所示，有一磁感应强度为Ｂ、方向竖直向上的匀强磁场，一束电子流以初速ｖ从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小和方向是()A.v B ,竖直向上B. vB ，水平向左 C.Bv,垂直纸面向里 D. Bv,垂直纸面向外8．关于带电粒子所受洛伦兹力f 、磁感应强度B 和粒子速度v 三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )（A ）f 、B 、v 三者必定均相互垂直（B ）f 必定垂直于B 、v ，但B 不一定垂直v（C ）B 必定垂直于f 、v ，但f 不一定垂直于v（D ）v 必定垂直于f 、B ，但f 不一定垂直于B9．如图所示，用丝线吊一个质量为m 的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A 点和B 点向最低点O 运动且两次经过O 点时( )A ．小球的动能相同B ．丝线所受的拉力相同C ．小球所受的洛伦兹力相同D ．小球的向心加速度相同10．一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么就这个空间是否存在电场或磁场，下列说法中正确的是 ( )A ．一定不存在电场B ．一定不存在磁场C ．一定存在磁场D ．可以既存在磁场，又可以存在电场11、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（ ）A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地面向东偏转C.相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转12、电子的速率v=3×106 m/s ，垂直射入B=0.10 T 的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是F 洛=______________。
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高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作
(时间：60分钟) 知识点一 利用磁场控制带电粒子的偏转 图3－5－17 1.如图3－5－17所示，M、N为一对水平放置的平行金属板，一带电粒子以平行于金属板方向的速度v穿过平行金属板．若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转．若不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是 ( )． A．若改变带电粒子的电性，即使它以同样速度v射入该区域，其运动方向也一定会发生偏转 B．带电粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度v入射，都不会发生偏转 C．若带电粒子的入射速度v′＞v，它将做匀变速曲线运动 D．若带电粒子的入射速度v′＜v，它将一定向下偏转 解析 本题实际上是一个速度选择器的模型，带电粒子以速度v平行金属板
穿出，说明其所受的电场力和洛伦兹力平衡，即qE＝qvB，可得v＝EB，只要带电粒子的速度v＝EB，方向以如图方向均可以匀速通过速度选择器，与粒子的种类、带电的性质及电荷量多少无关，因此A错误，B正确．若v′＞v，则有qv′B＞qE，洛伦兹力大于电场力，粒子将向洛伦兹力方向偏转而做曲线运动，电场力做负功，粒子的速度将减小，但当粒子速度变化，洛伦兹力也随之发生变化，所以粒子所受合外力时刻发生变化，因此粒子不做匀变速曲线运动，C错．若v′＜v，则qv′B＜qE，粒子将向电场力方向偏转，由于粒子带电正、负不知，故D错． 答案 B
图3－5－18 2．如图3－5－18所示为一速度选择器(也称为滤速器)的原理图．K为电子枪，由枪中沿KA方向射出的电子，速率大小不一．当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S.设产生匀强电场的平行板间的电压为300 V，间距为5 cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 T，问： (1)磁场的指向应该向里还是向外？ (2)速度为多大的电子才能通过小孔S? 解析 (1)由题图可知，平行板产生的电场强度E方向向下，使带负电的电子受到的电场力FE＝eE，方向向上．若没有磁场，电子束将向上偏转．为了使电子能够穿过小孔S，所加的磁场施于电子束的洛伦兹力必须是向下的．根据左手定则分析得出，B的方向垂直于纸面向里． (2)电子受到的洛伦兹力为：FB＝evB，它的大小与电子速率v有关．只有那些速率的大小刚好使得洛伦兹力与电场力相平衡的电子，才可沿直线KA通过小
孔S.据题意，能够通过小孔的电子，其速率满足下式：evB＝eE，解得：v＝EB，又因为E＝Ud，所以v＝UBd.将U＝300 V，B＝0.06 T，d＝0.05 m代入上式，得v＝105 m/s 即只有速率为105 m/s的电子可以通过小孔S. 答案 (1)向里 (2)105 m/s 3．如图3－5－19所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成θ角．设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间相互作用力及所受的重力．求：
图3－5－19 (1)电子在磁场中运动轨迹的半径R. (2)电子在磁场中运动的时间t. (3)圆形磁场区域的半径r. 解析 本题是考查带电粒子在圆形区域中的运动问题．一般先根据入射、出射速度确定圆心，再根据几何知识求解．首先利用对准圆心方向入射必定沿背离圆心出射的规律，找出圆心位置；再利用几何知识及带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的相关知识求解． (1)由牛顿第二定律得Bqv＝mv2R，q＝e，得R＝mvBe. (2)如图所示，设电子做圆周运动的周期为T，则T＝2πRv＝2πmBq＝2πmBe.由如图所示的几何关系得圆心角α＝θ，所以t＝α2πT＝m θeB. (3)由几何关系可知：tan θ2＝rR，所以有r＝mveBtan θ2. 答案 (1)mvBe (2)mθeB (3)mveBtanθ2 知识点二 质谱仪的工作原理
图3-5-20 4．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图3-5-20所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看做为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断 ( )． A．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大 B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小 C．只要x相同，则离子质量一定相同 D．只要x相同，则离子的比荷一定相同
解析 同位素加速qU＝12mv2，v＝ 2qUm， 则x＝2r＝2mvqB＝2B 2mUq，由上式知A、D项正确． 答案 AD 5．如图3-5-21是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是 ( )．
图3-5-21 A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 解析 粒子先在电场中加速，进入速度选择器做匀速直线运动，最后进入磁场做匀速圆周运动．在速度选择器中受力平衡：Eq＝qvB得v＝E/B，方向由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，B、C正确．进入磁场后，洛伦兹力提供向
心力，qvB0＝mv2R得，qm＝vB0R，所以比荷不同的粒子偏转半径不一样，所以A对，显然R越小，比荷越大，D错． 答案 ABC
图3-5-22 6．如图3-5-22所示，一束具有各种速率的、带一个基本正电荷的两种铜离子(质量数分别为63和65)，水平地经小孔S进入有匀强电场和匀强磁场的区域，电场E的方向向下，磁场B1的方向垂直纸面向里，只有那些路径不发生偏折的离子才能通过另一个小孔S′.为了把从S′射出来的两种铜离子分开，让它们再进入另一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B2中，使两种离子分别沿不同半径的圆形轨道运动，试分别求出两种离子的轨道半径．(已知：E＝1.0×105 V/m，B1
＝0.40 T，B2＝0.50 T，e＝1.60×10－19C，质量数是63的铜离子质量m1＝
63×1.66×10－27 kg，质量数是65的铜离子质量m2＝65×1.66×10－27 kg.) 解析 设铜离子的电荷量为e，以速度v进入小孔S后，受到的力有电场力F1＝eE(方向向下)，洛伦兹力F2＝evB1(方向向上)，重力可忽略． 铜离子匀速无偏折穿过S′，因此从小孔S′穿出的铜离子必定满足的条件是eE＝evB1 即速度v＝EB1的铜离子能无偏折穿出小孔S′ 进入磁场B2后，受到洛伦兹力F＝evB的作用而做匀速圆周运动，根据r＝mvqB2
得
r1＝m1EeB1B2≈0.33 m r2＝m2EeB1B2≈0.34 m. 答案 0.33 m 0.34 m 知识点三 回旋加速器 7.
图3-5-23 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图3523所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙．下列说法正确的是 ( )． A．离子由加速器的中心附近进入加速器 B．离子由加速器的边缘进入加速器 C．离子从磁场中获得能量 D．离子从电场中获得能量
解析 由R＝mvqB知，随着被加速离子的速度增大，离子在磁场中做圆周运动的轨道半径逐渐增大，所以离子必须由加速器中心附近进入加速器，A项正确、B项错误；离子在电场中被加速，使动能增加；在磁场中洛伦兹力不做功，离子做匀速圆周运动，动能不改变．磁场的作用是改变离子的速度方向，所以C项错误、D项正确． 答案 AD 8．在回旋加速器内，带电粒子在半圆形盒内经过半个圆周所需要的时间与下列量有关的是 ( )． A．带电粒子运动的速度 B．带电粒子运动的轨迹半径 C．带电粒子的质量和电荷量 D．带电粒子的电荷量和动能 解析 本题考查回旋加速器，回旋加速器半圆形盒(D形盒)内有匀强磁场，
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，经过半个圆周时间t为周期T的12，又因为
T＝2πmBq，所以t＝πmBq，故经过半个圆周所需时间与mq有关，与速度无关，故C
正确，A、B、D错误，故正确答案为C. 答案 C 9．如图3524所示，回旋加速器D形盒的最大半径为R，匀强磁场垂直穿过D形盒面，两D形盒的间隙为d，一质量为m，带电荷量为q的粒子每经过间隙时都被加速，加速电压大小为U，粒子从静止开始经多次加速，当速度达到v时，粒子从D形盒的边缘处引出，求： 图3-5-24 (1)磁场的磁感应强度B的大小． (2)带电粒子在磁场中运动的圈数n. (3)粒子在磁场和电场中运动的总时间t. 解析 本题考查回旋加速器的工作原理，可通过分析加速、偏转原理加以解答．
(1)因为洛伦兹力提供向心力，qvB＝mv2R，所以B＝mvqR. (2)由动能定理2nqU＝12mv2，所以n＝mv24qU. (3)粒子在磁场中运动的时间t1＝nT＝n2πRv＝πmvR2qU. 粒子在电场中运动的加速度大小为a＝qUmd， 粒子在电场中运动的加速位移为x＝2nd， 设粒子在电场中运动的时间t2，则x＝12at22，
所以t2＝2dnmqU＝mvdqU. t＝t1＋t2＝πmvR2qU＋mvdqU＝(πR＋2d)mv2qU. 答案 (1)mvqR (2)mv24qU (3)(πR＋2d)mv2qU