§3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 (第2课时).ppt

* * * 第6节 带电粒子在匀强磁场中的运动 （第2课时） 人教版选修3-1 第三章 磁场 3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定 磁场中的带电粒子一般可分为两类： 1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛伦兹力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。 2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 一、带电粒子在无界匀强磁场中的运动 F洛=0 匀速直线运动 F洛=Bqv 匀速圆周运动 F洛=Bqv⊥ 等距螺旋（0＜θ＜90°） V//B V⊥B v与B成θ角 在只有洛伦兹力的作用下 1、运动半径 2、运动周期 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 d B e θ v 例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，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=? 提示:关键是画出匀速圆周运动的轨迹,利用几何知识找出圆心及相应的半径,从而找到圆弧所对应的圆心角 2dBe/v πd/3v 二、带电粒子在有界匀强磁场中的运动 总结： 带电粒子在磁场中运动情况研究 1、找圆心，画轨迹：方法 2、定半径： 3、求运动时间： 注意：θ用弧度表示 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 确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法 1、物理方法： 作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛伦兹力，沿其方向延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。 2、物理和几何方法： 作出带电粒子在磁场中某个位置所受洛伦兹力，沿其方向的延长线与圆周上两点连线的中垂线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。 3、几何方法： ①圆周上任意两点连线的中垂线过圆心；②圆周上两条切线夹角的平分线过圆心；③过切点作切线的垂线过圆心。 1.如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质量m、电量q、若它以速度v沿与水平向右方向成300、600、900、1200、1500、1800角分别射入，请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其在磁场中运动的时间。 有界磁场问题： 入射角300时 入射角1500时 粒子在磁场中做圆周运动的对称规律： 从同一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。 对称规律： 二、临界问题 例：长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是： （ ） A．使粒子的速度vBqL/4m B．使粒子的速度v5BqL/4m C．使粒子的速度vBqL/m D．使粒子速度BqL/4mv5BqL/4m 例题讲解 2.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。 三、应用 1.质谱仪 在磁场中做圆周运动,周期不变 每一个周期加速两次 电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同 电场一个周期中方向变化两次 粒子加速的最大速度由盒的半径决定 电场加速过程中,时间极短,可忽略 结论 如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板上侧面A和下侧面A/之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，电势差U、电流I，和磁感应强度B的关系为 ，式中的比例系数k称为霍尔系数． 如何解释霍尔效应？ 3. 霍尔效应 I B d h 3. 霍尔效应 I=nqSv=nqdhv qU/h=qvB U=IB/nqd=kIB/d k是霍尔系数 如图所示，电磁流量计的主要部件是柱状非磁性管，该管横截面积是边长为d的正方形，管内有导电液体水平向右流动，在垂直于液体流动的方向上加一个水平指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B，现测得液体上下表面a，b两点间的电势差为U，求管内导电液体的流量Q（流量是指流过该管液体体积与时间的比值） B d ? a b ? 4. 电磁流量计 例题：一束几种不同的正离子, 垂直射入有正交的匀强磁场和匀强电场区域里, 离子束保持原运动方向未发生偏转. 接着进入另一匀强磁场, 发现这些离子分成几束如图. 对这些离子, 可得出结论 （ ） A. 它们的动能一定各不相同