3.6带电粒子在匀强磁场中运动.ppt

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： 匀速直线运动 F=qvB F=0 哪种运动？ 复习回顾 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。 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 v - F洛 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v - F洛 v - F洛 v - F洛 理论探究 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，电荷将作匀速圆周运动。 + 实验验证 ①加速电场： 能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场 改变电子束出射的速度 ②励磁线圈： 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 回忆匀速圆周运动特点 1、圆周运动的半径 2、圆周运动的周期 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和运动速率无关。 二、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 的半径、速率和周期： 粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径将如何变化？ 磁场强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径将如何变化？ - e 2v . . . . . . . . . . . . . . . . B 例 1、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂直于磁场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？两个电子轨道半径之比是多少？ 运动周期和电子的速率无关。两个电子同时回到原来的出发点 轨道半径与粒子射入的速度成正比 v - e 例2．一个带负电粒子（质量为m，带电量为q），以速率v在磁感应强度为B的匀强磁场中做逆时针圆周运动（沿着纸面），则该匀强磁场的方向为垂直于纸面向里还是向外？粒子运转所形成的环形电流的大小为多大？ - m，q v F=qvB . . . . . . . . . . . . . . . . B 30° 1.圆心在哪里? 2.轨迹半径是多少? O B d v 例3： 小结： r A =30° v 3、偏转角=圆心角 1、两洛伦兹力的交点即圆心 2、偏转角：初末速度的夹角。 4.穿透磁场的时间如何求？ 3、圆心角θ =? θ F F 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，其初速度几乎为零，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。 （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径。 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. 三、质谱仪 阿斯顿 多级加速器 四．回旋加速器 粒子在加速过程中的轨迹为直线，其加速装置要很长。 电场 电场 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”式的被加速，加速装置所占的空间不是会大大缩小吗？ 四．回旋加速器 四、回旋加速器 两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。 电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。 粒子回旋的周期不随半径改变。让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一致，从而保证粒子始终被加速。 回旋加速器视频 在磁场中做圆周运动,周期不变 电场加速过程中,时间极短,可忽略 每一个周期加速两次 电场的变化周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同 粒子加速的最大速度由盒的半径决定 回旋加速器结论 １.关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是： A、电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋 B、电场和磁场同时用来加速带电粒子 C、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大动能由加速电压决定 D、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大动能由磁感应强度B和加速电压决定 (A) 五、带电粒子在磁场中运动问题的解题思路 找圆心 画轨迹 1、已知两点速度方向 2、已知一点速度方向和另一点位置 两洛伦兹力方向的延长线交点为圆心 弦的垂直平分线与一直径的交点为圆心 v1 O v2 A B v1 A B O （一）、带电粒子在匀强磁场中的运动规律 垂直入射磁场的带电粒子做匀速圆周运动 F洛=F向 （二）、确定带电粒子在有界磁场中运动轨迹的方法 定圆心，画圆弧，求半径。 1、定圆心：方法 2、求半径： 3、确定运动时间： 几何法求半径 向心力公式求半径 利用v⊥R 利用弦的中垂线 （二）、确定带电粒子在有界磁场中运动轨迹的方