6景泰二中带电粒子在匀强磁场中运动.ppt

[问题]：分别判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向： 洛伦兹力演示仪 工作原理：由电子枪发出的电子射线可以使管 的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹。 带电粒子在汽泡室运动径迹的照片。有的粒子运动过程中能量降低，速度减小，径迹就呈螺旋形。 带电粒子做圆周运动的分析方法 － 圆心的确定 　（１）已知入射方向和出射方向,可以通过入射点和出射点分别作垂直与入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心 （２）已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心． 半径的确定和计算 充分利用平面几何的关系，求出该圆的可能半径（或圆心角），并注意以下两个重要的几何特点： 　１．粒子速度的偏向角φ等于圆心角α，并等于AB弦与切线的夹角θ（弦切角）的２倍．即φ=α=2θ=ωt 运动时间的确定 利用偏转角（即圆心角α）与弦切角的关系，或者利用四边形的内角和等于360°计算出圆心角α的大小,由公式 t=αT/ 360° 可求出粒子在磁场中运动的时间. 注意圆周运动中的有关对称规律 从同一边界射入的粒子,从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等。 在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出. (1)质谱仪：通过测出粒子圆周运动的半径，计算粒子的比荷或质量及分析同位素的仪器. (2)构造：如图，主要由以下几部分组成： ①带电粒子注射器 ②加速电场(U) ③速度选择器(B1、E) ④偏转磁场(B2) ⑤照相底片 作业布置 ： 第102页第1、2、3、4题 B v q m L L v O r1 例题6.长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁场强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带负电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁场以速度v平行极板射入磁场，欲使粒子不打在极板上，则粒子入射速度v应满足什么条件？如果欲使粒子直线飞出，怎么办呢？ v O P B θ S O′ C 2 θ 例7．一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图中纸面向里。 （1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离 （2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P， 证明：直线OP与离子入射方向之间的 夹角θ跟t的关系是θ=qBt/2m 。 ? (3)、离子进入磁场后经过时间t到达位置P速度方向偏转了多少角? f 例8、如图所示，在半径为r的圆形区域内，有一个匀强磁场，一带电粒子以速度v0从M点沿半径方向射入磁场区，并由N点射出，O点为圆心，∠AOB=120°，求粒子在磁场区的偏转半径R及在磁场区中的运动时间。（粒子重力不计） r R 60° 30° o 30° * 带电粒子在 匀强磁场中的运动 景泰二中高二物理备课组 肖涛 1、匀速直线运动。 F=qvB F=0 2、 复习引入： 理论探究 猜想： 匀速圆周运动。 匀速圆周运动的特点： 速度的大小 ， 不变 速度的方向 ； 始终和速度方向垂直 向心力的大小 ， 不变 向心力的方向 。 向心力只改变 ， 向心力不改变 。 速度的大小 速度的方向 不断变化 F v + F v + F v + 洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，所以洛伦兹力不对带电粒子做功。 由于粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不改变，加之洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。 理论探究 V - F洛 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? V - F洛 V - F洛 V - F洛 洛仑兹力对电荷只起向心力的作用，故只在洛仑兹力的作用下，电荷将 做匀速圆周运动。 + 两个平行的通电环形线圈可产生沿轴线方向的匀强磁场. 励磁线圈 电子枪 加速电压选择挡 实验验证 磁场强弱 选择挡 F洛 1、若带电粒子运动方向与磁场方向平行(v∥B )，则粒子不受洛伦兹力的作用，粒子做匀速直线运动； B v 2、若带电粒子的运动方向与磁场方向互相垂直(v⊥B )，则粒子在洛伦兹力作用下，将做匀速圆周运动。 一、带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计） 匀强磁场中带电粒子的匀速圆周运动分析 1）、向心力由洛仑兹力提供 2）