《36带电粒子在匀强磁场中的运动(第1课时) (2).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《36带电粒子在匀强磁场中的运动(第1课时) (2).ppt（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1、定义：磁场对运动电荷的作用力、定义：磁场对运动电荷的作用力.安培力是洛伦兹力的宏观表现安培力是洛伦兹力的宏观表现.2、方向：左手定则、方向：左手定则.F V F B 3、大小：、大小：F洛洛=qVBsin VB F洛洛=qVB VB F洛洛=04、特点：洛伦兹力只改变速度的方向、特点：洛伦兹力只改变速度的方向;洛伦兹力对运动电荷不做功洛伦兹力对运动电荷不做功.第三章第三章 磁场磁场磁场中的带电体一般可分为两类磁场中的带电体一般可分为两类：1、带电粒子带电粒子：如电子：如电子,质子质子,粒子粒子,正负离正负离子等子等.这些粒子所这些粒子所受重力比洛仑磁力小得受重力比洛仑磁力小得多多,除有说明
2、或暗示外，一般都除有说明或暗示外，一般都不考虑重不考虑重力力(但并不能忽略质量但并不能忽略质量).2、带电微粒带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃：如带电小球、液滴、尘埃等等.除有说明或暗示外除有说明或暗示外,一般都一般都考虑重力考虑重力.带电体带电体是否考虑重力是否考虑重力,要要根据题目暗示或根据题目暗示或运动状态来判定运动状态来判定.问题问题1:带电粒子带电粒子平行射入平行射入匀强磁场匀强磁场的运动状态的运动状态?问题问题2:带电粒子带电粒子垂直射入垂直射入匀强磁场匀强磁场的运动状态的运动状态?匀速直线运动匀速直线运动1)带电粒子仅在洛伦兹力的作用下带电粒子仅在洛伦兹力的作用下,粒粒子的速度大
3、小有没有变化子的速度大小有没有变化?2)洛伦兹力如何变化洛伦兹力如何变化?匀速圆周运动匀速圆周运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、理论推导、理论推导因为带电粒子的初速度因为带电粒子的初速度和所受洛伦兹力的方向和所受洛伦兹力的方向都在跟磁场方向垂直的都在跟磁场方向垂直的平面内平面内,没有任何作用使没有任何作用使粒子离开这个平面粒子离开这个平面.垂直垂直磁场磁场轨迹轨迹平面平面带电粒子带电粒子垂直射入垂直射入匀强磁场匀强磁场的运动状态的运动状态一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、理论推导、理论推导因为洛伦兹力总是跟粒子因为洛伦兹力总是跟粒
4、子的运动方向垂直的运动方向垂直,所以粒所以粒子的速度方向改变子的速度方向改变.时刻时刻改变改变速度速度方向方向因为洛伦兹力总是跟粒子因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直的运动方向垂直,所以粒所以粒子的速度大小不变子的速度大小不变.不变不变速度速度大小大小因为带电粒子受到一个大因为带电粒子受到一个大小不变，方向总与粒子运小不变，方向总与粒子运动方向垂直的力，因此动方向垂直的力，因此带带电粒子做匀速圆周运动电粒子做匀速圆周运动，其向心力就是洛伦兹力其向心力就是洛伦兹力.圆圆运动运动轨迹轨迹因为速度方向改变因为速度方向改变,所以洛所以洛伦兹力方向也改变伦兹力方向也改变.时刻时刻改变改变受力受力方向方
5、向因为速度大小不变因为速度大小不变,所以洛所以洛伦兹力大小也不变伦兹力大小也不变.不变不变受力受力大小大小轨迹轨迹平面平面与磁场与磁场垂直垂直因为带电粒子的初速度和所受洛伦兹力的方向因为带电粒子的初速度和所受洛伦兹力的方向都在跟磁场方向垂直的平面内都在跟磁场方向垂直的平面内,没有任何作用使没有任何作用使粒子离开这个平面粒子离开这个平面速度速度大小大小不变不变因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以粒子的速度大小不变所以粒子的速度大小不变速度速度方向方向时刻时刻改变改变因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以速度方向改变
6、所以速度方向改变受力受力大小大小不变不变因为速度大小不变因为速度大小不变,所以洛伦兹力大小也不变所以洛伦兹力大小也不变受力受力方向方向时刻时刻改变改变因为速度方向改变因为速度方向改变,所以洛伦兹力方向也改变所以洛伦兹力方向也改变运动运动轨迹轨迹圆圆因为带电粒子受到一个大小不变，方向总与粒因为带电粒子受到一个大小不变，方向总与粒子运动方向垂直的力，因此带电粒子子运动方向垂直的力，因此带电粒子做匀速圆做匀速圆周运动周运动，其向心力就是洛伦兹力，其向心力就是洛伦兹力带电粒子带电粒子垂直射入垂直射入匀强磁场匀强磁场的运动状态的运动状态一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动Fv+F
7、v+Fv+一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动工作原理工作原理:由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压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水银蒸汽发出辉光,显示出电子的径迹显示出电子的径迹励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心连线的匀强磁场行于两线圈中心连线的匀强磁场加速电场：作用是改变电子束出射的速度加速电场：作用是改变电子束出射的速度电子枪：射出电子电子枪：射出电子构造构造:1)洛伦兹力演示仪洛伦兹力演示仪2、实验验证、实验验证励磁线圈励磁线圈电子枪电子枪加速电压加速电压选择挡选择挡一、带电粒子在匀强
8、磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动2、实验验证、实验验证磁场强弱磁场强弱 选择挡选择挡不加磁场时观察电子束的径迹不加磁场时观察电子束的径迹给励磁线圈通电给励磁线圈通电,观察电子束的径迹观察电子束的径迹保持出射电子的速度不变保持出射电子的速度不变,改变磁感应改变磁感应强度强度,观察电子束径迹的变化观察电子束径迹的变化保持磁感应强度不变保持磁感应强度不变,改变出射电子的改变出射电子的速度速度,观察电子束径迹的变化观察电子束径迹的变化2)实验演示实验演示一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动2、实验验证、实验验证沿着与磁场沿着与磁场垂直垂直的方向射入磁场的带电的方向射入
9、磁场的带电粒子，在粒子，在匀强磁场匀强磁场中中做匀速圆周运动做匀速圆周运动磁感应磁感应强度不变，粒子射入的强度不变，粒子射入的速度增加速度增加,轨道半径增大轨道半径增大粒子射入速度不变，粒子射入速度不变，磁感应磁感应强度增大强度增大，轨道半径减小轨道半径减小洛伦兹力提供洛伦兹力提供带电粒子做匀速圆周运带电粒子做匀速圆周运动所需的动所需的向心力向心力一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动2、实验验证、实验验证3)实验结论实验结论问题问题3:推导质量为推导质量为m,电量为电量为q,速度为速度为v的粒子在匀强磁场的粒子在匀强磁场B中做匀速圆周运动中做匀速圆周运动的圆半径的圆半径
10、r和周期和周期T的表达式的表达式?一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动3、运动规律运动规律1)圆半径圆半径r2)周期周期T一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动3、运动规律运动规律2vqvB mr=2 rTvp=半径半径r跟速率跟速率v成正比成正比.周期周期T跟圆半径跟圆半径r和速率和速率v均无关均无关.带电粒带电粒子在汽子在汽泡室运泡室运动径迹动径迹的照片的照片.有的粒有的粒子运动子运动过程中过程中能量降能量降低低,速速度减小度减小,径迹就径迹就呈螺旋呈螺旋形形.vabI如图如图,水平导线中有电流水平导线中有电流I通过通过,导导线正下方的电子初速
11、度方向与电流线正下方的电子初速度方向与电流I方向相同方向相同,则电子将则电子将()A.沿路径沿路径a运动运动,轨迹是圆轨迹是圆B.沿路径沿路径a运动运动,轨迹半径越来越大轨迹半径越来越大C.沿路径沿路径a运动运动,轨迹半径越来越小轨迹半径越来越小D.沿路径沿路径b运动运动,轨迹半径越来越小轨迹半径越来越小B例与练例与练1如图，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子如图，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从孔从孔a垂直于磁场沿垂直于磁场沿ab方向射入容器中，其中一部分方向射入容器中，其中一部分从从c孔射出，一部分从孔射出，一部分从d孔射出，容器处在真空中，孔射出，容器处在真空中，下列说法正确的是下列
12、说法正确的是()v vo oabcdA、从两孔射出的电子速率之比是、从两孔射出的电子速率之比是Vc:Vd=2:1B、从两孔射出的电子在容器中、从两孔射出的电子在容器中 运动所用的时间之比是运动所用的时间之比是tc:td=1:2C、从两孔射出的电子在容器中、从两孔射出的电子在容器中 运动的加速度之比是运动的加速度之比是ac:ad=2:1D、从两孔射出的电子在容器中、从两孔射出的电子在容器中 运动的加速度之比是运动的加速度之比是ac:ad=2:1ABD例与练例与练2图中图中MN表示真空中垂直于纸面的平板表示真空中垂直于纸面的平板,它的一它的一侧有匀强磁场侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里磁场方向
13、垂直于纸面向里,磁感应强磁感应强度大小为度大小为B.一带电粒子从平板上的狭缝一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直处以垂直于平板上的初速度于平板上的初速度v射入磁场区域射入磁场区域,最后到达平板上最后到达平板上的的P点点,已知已知B、v以及以及P到到O的距离的距离L,不计重力不计重力,求求此此粒子的电荷量粒子的电荷量q与质量与质量m之比之比q/m.0PBMNL例与练例与练32v/BL1)圆半径圆半径r2)周期周期T小结小结:带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动2vqvB mr=2 rTvp=半径半径r跟速率跟速率v成正比成正比.周期周期T跟圆半径跟圆半径r和速率和速率v均无关均无关.带电粒子带电粒子垂直射入垂直射入匀强磁场匀强磁场做做匀速圆周运动匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力洛伦兹力提供向心力