[理化生]高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动.ppt

【练习】关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是( ) A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用 B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的 C、只有电场能对带电粒子起加速作用 D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动 CD * 带电粒子在匀强 磁场中的运动 复习 通电导线在磁场中所受到的安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。 1、什么是洛伦兹力？它与安培力的关系？ 洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力 2、洛伦兹力的方向如何判定？ 此力是否对带电粒子做功？ 洛伦兹力的方向由左手定则判定 （1）四指指正电荷的运动方向， 或指负电荷运动的反方向。 （2）洛伦兹力垂直于ν且与Β、 ν所在 的平面垂直，所以洛伦兹力不做功 4、带电粒子在电场和磁场中受力情况有 何不同？ 3、带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？ （1）当电荷运动方向与磁场方向垂直（v⊥B）时， f=qvB. （2）当电荷运动方向与磁场方向平行（v // B)时， 电荷不受洛伦兹力. 带电粒子置于电场中必受电场力，与运动状态无关，但在磁场中洛伦兹力的大小和方向与运动状态有关 [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（