带电粒子在匀强磁场中的运动2.ppt

复习回顾 1、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. 2、方向：左手定则 其中：F ⊥ V ， F ⊥ B 3、大小： V⊥B F洛=qVB V∥B F洛= 0 4、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. 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： * 带电粒子在匀强磁场中的运动 蓬莱一中物理组 一、运动形式 1、匀速直线运动。 2、 F v + F v + F v + 因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以粒子的速度方向改变. 时刻 改变 速度 方向 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. 不变 速度 大小 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，因此带电粒子做匀速圆周运动，其向心力就是洛伦兹力. 圆 运动轨迹 因为速度方向改变,所以洛伦兹力方向也改变. 时刻 改变 受力 方向 因为速度大小不变,所以洛伦兹力大小也不变. 不变 受力 大小 1)圆半径r 2)周期T 运动规律：洛伦兹力提供向心力 2 v qvB m r = 半径r跟速率v成正比. 周期T跟圆半径r和速率v均无关. 2 r T v p = + V qvB × × × × × × × × × × × × v a b I 如图,水平导线中有电流I通过,导线正下方的电子初速度方向与电流I方向相同,则电子将( ) A.沿路径a运动,轨迹是圆 B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大 C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小 D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小 B 氘核和α粒子，从静止开始经相同电场加速后，垂直进入同一匀强磁场作圆周运动.则这两个粒子的 (1)动能之比为多少? (2)轨道半径之比为多少? (3)周期之比为多少? 1:2 1:1 1:1 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 的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是多少？穿过磁场的时间又是多少？ 解： 电子运动轨迹如右图所示。 电子穿过磁场的时间为： 30° v v f洛 30° d f洛 O a b P v 课 堂 练 习 如图所示,一带正电粒子质量为m,带电量为q,从隔板ab上一个小孔P处与隔板成45°角垂直于磁感线射入磁感应强度为B的匀强磁场区,粒子初速度大小为v,则 (1)粒子经过多长时间再次到达隔板？ (2)到达点与P点相距多远？(不计粒子的重力) v 例：垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为d的条形区域内，磁感应强度为B．一个质量为m、电量为q的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方向从α点垂直飞入磁场 区，如图所示，当它飞离磁场区时，运动方向偏转θ角．试求粒子的 运动速度v以及在磁场中运动的时间t． 解：粒子的运动轨迹如图 由图知：sin = ① 又因为R= ② 由①②知： v= t= = ?2、如图所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀强磁场，方向垂直圆所在平面向里．一带负电的质量为m电量为q粒子，从A点沿半径AO的方向射入，并从C点射出磁场．∠AOC＝120o．则此粒子在磁场中运行的时间t＝__________．(不计重力)． A B R v v O 120° C 解：由题，做出粒子运动轨迹如图 由图知：tan =R/r 则 r= R 又因为：r= 所以由①②得：B= 所以：t= = ② ① 3、如图所示，在直线MN的右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直向里。电子(电量e、质量m)以速度v从MN上的孔A，垂直于MN方向射入匀强磁场，途经P点，并最终打在MN上的C点、已知AP连线与速度方向的夹角为θ，不计重力。求（1）A、C之间的距离 （2）从A运动到P点所用的时间。 A N M P v θ c 解:①由题画出粒子的运动轨迹如图 由图知：AC=2R=2 ②由图知AP弧对应的圆心角是2 所以t= = 如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外