带电粒子在磁场中的运动1）.ppt

第三章　磁场 第6节　 带电粒子在匀强磁场中的运动1 理论分析 因为：洛仑兹力总与速度方向垂直. 所以：洛仑兹力不改变速度大小， 洛仑兹力的大小也就不变. 结论：带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。 由洛仑兹力提供向心力。 例、一有界的正方形匀强磁场区域，从a点以不同的速度水平射入两完全相同的带电粒子，一个从c点垂直cd射出，一个从d点射出，则从c、d两点射出的粒子的速度之比 ； 在磁场中的运动时间之比 ; 加速度之比是 . * * 复习： 1、洛伦兹力产生的条件？ 2、洛伦兹力的大小和方向如何确定？ 3、洛伦兹力有什么特点？ 射入匀强磁场中的带电粒子将做怎样的运动呢？ 思考： 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 问题1：带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？ （重力不计） 问题2：带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？ （重力不计） 匀速直线运动 （1）当v⊥B 时 ，洛伦兹力的方向与速度方向的关系? （2）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率变化么？能量呢？ （3）洛伦兹力如何变化？ （4）从上面的分析，你认为垂直于匀强磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中的运动状态如何？ 实验： （1）洛伦兹力演示仪 ③励磁线圈：作用是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. ②加速电场：作用是改变电子束出射的速度. ①电子枪：射出电子 构造: 工作原理: 由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸汽发出辉光,显示出电子的径迹. （2）实验演示 a、不加磁场时观察电子束的径迹. b、给励磁线圈通电，观察电子束的径迹. c、保持初射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化. d、保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化. （3）实验结论 ①沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动. ②磁感应强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径也增大。 ③粒子射入速度不变，磁感应强度增大，轨道半径减小。 o 自主学习： 推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径r和运动周期T，与粒子的速度v和磁感应强度B的关系表达式. ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? q - 1）圆周运动的半径 2）圆周运动的周期 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 质谱仪: 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)求粒子在磁场中的轨道半径. D A U S1 S2 S3 B 76 73 72 例、图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板,它的一侧有垂直于纸面向里匀强磁场B中.一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板上的初速度v射入,最后到达平板上的P点,已知B、v以及P到O的距离L,不计重力,求此粒子的电荷量q与质量m之比. O P B M N L d a b c 2︰1 1︰2 2︰1