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带电粒子在匀强 磁场中的运动 [问题1] 在不计重力的情况下,带电粒子平行电场方向进入匀强电场时会做什么运动呢? V E [问题2] 在不计重力的情况下,带电粒子平行磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢? B V 匀变速直线运动 F电=Eq(恒定) 匀速直线运动 f洛=0 [问题3] 在仅受电场力的情况下,带电粒子垂直电场方向进入匀强电场时会做什么运动呢? V V + — [问题4] 在仅受磁场力的情况下,带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢? 类平抛运动 匀速圆周运动 演示实验 [问题5] 在仅受磁场力的情况下,带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时为什么会做匀速圆周运动呢? [问题6] 带电粒子进入匀强磁场做匀速圆周运动的半径与哪些因素有关呢? 所以:带电粒子将在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动,洛伦兹力来提供向心力。 f⊥v,f大小不变, f永远不做功 V - F洛 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? V - F洛 V - F洛 V - F洛 理论推导: 1、物体做匀速圆周运动的条件? 2、洛伦兹力的特点? 合力方向始终垂直于速度方向指向圆心,大小恒定,来提供向心力。 r v m F = 2 向 [问题5]在仅受磁场力的情况下,带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时为什么会做匀速圆周运动呢? 环形线圈 电子射线管 洛伦兹力演示仪 V V f f 线圈未通电时,B=0 线圈通电时,B≠0 方向垂直线圈平面向里 模拟分析实验演示 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 1、带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态? (重力不计) 匀速直线运动 2、带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态? (重力不计) 匀速圆周运动 (1)半径特征: (2)周期特征: 注意:周期T与运动速度及运动半径无关 [问题6] 带电粒子进入匀强磁场做匀速圆周运动的半径与哪些因素有关呢? 练一练 【1】电子、质子、氘核、氚核以同样的速度垂直射入同一匀强磁场做匀速圆周运动,其中轨道半径最大的是( ) A.电子 B.质子 C.氘核 D.氚核 分析:根据 ,由于四个粒子的电量 是相等的,而氚核的质量最大,所以半径最大。 D 【2】同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中,其运动轨迹如图所示,则可知 (1)带电粒子进入磁场的速度值有几个? (2)这些速度的大小关系为?????? . (3)三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用 时间关系为????? . V 1 2 3 3个 V3V2V1 t1=t2=t3 d B e θ v 【3】如图所示,一束电子(电量为e)以速度V垂直射入磁感应强度为 B、宽度为 d 的匀强磁场,穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300。求 : (1) 电子的质量 m=? (2) 电子在磁场中的运动时间t=? d B e v V V V V 3、带电粒子做圆周运动的分析方法 (1)几个有关的角(偏向角、圆心角和弦切角)及其关系: V V 3、带电粒子做圆周运动的分析方法 (1)几个有关的角(偏向角、圆心角和弦切角)及其关系: A v v O’ α B θ θ θ‘ Φ(偏向角) 粒子速度的偏向角φ等与圆心角α,并等于AB弦与切线的夹角θ(弦切角)的2倍.即φ=α=2θ 3、带电粒子做圆周运动的分析方法 已知入射方向和出射方向, 与速度垂直的半径交点就是圆弧轨道的圆心。 V0 P M O V (2)确定圆心: 已知入射方向和出射点的位置时,半径与弦中垂线的交点就是圆弧轨道的圆心。 V P M O V 粒子进入磁场的弦切角等于飞出磁场的弦切角 3、带电粒子做圆周运动的分析方法 (3)确定半径: 一般利用几何知识,常用解三角 形的方法。 (4)确定运动时间:利用圆心角与弦切角的关系或 者是四边形内角和等于计算出圆心角的大小,由 公式可求出运动时间。 d B e θ v 【3】如图所示,一束电子(电量为e)以速度V垂直射入磁感应强度为 B、宽度为 d 的匀强磁场,穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300。求 : (1) 电子的质量 m=? (2) 电子在磁场中的运动时间t=? d B e v 【例题】一个质量为 m、电荷量为q的粒子,从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,然后经过 S3 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为 B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上求: (1)求粒子进入磁场时的速率 (2)求粒子在磁场中运动的轨道半
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