（精）电荷在匀强磁场中的运动.ppt

[问题]：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： 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： (1)质谱仪：用来分析各种元素的同位素并测量其质量及含量百分比的仪器． (2)构造：如下图所示，主要由以下几部分组成： ①带电粒子注射器 ②加速电场(U) ③速度选择器(B1、E) ④偏转磁场(B2) ⑤照相底片 * 第六课时 带电粒子在匀强磁场中的运动 1、匀速直线运动。 F=qvB F=0 2、 一、 带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计） 理论探究 猜想： 匀速圆周运动。 匀速圆周运动的特点： 速度的大小 ， 不变 速度的方向 ； 始终和速度方向垂直 向心力的大小 ， 不变 向心力的方向 。 向心力只改变 ， 向心力不改变 。 速度的大小 速度的方向 不断变化 F v + F v + F v + 洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，所以洛伦兹力不对带电粒子做功。 由于粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不改变，加之洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。 理论探究 V - F洛 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? V - F洛 V - F洛 V - F洛 洛仑兹力对电荷只起向心力的作用，故只在洛仑兹力的作用下，电荷将作匀速圆周运动。 理论探究 洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，所以洛伦兹力不对带电粒子做功。 由于粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不改变，加之洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。 + 如果带电粒子射入匀强磁场时,初速度方向与磁场方向垂直,粒子仅在洛伦兹力的作用下将作什么运动? 实验验证 ①加速电场： 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 作用是改变电子束出射的速度 ②励磁线圈： 1、匀速直线运动。 F F=0 一、 带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计） 理论探究 2、 实验验证 二、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 的半径、速率和周期 匀速圆周运动 1、圆周运动的半径 2、圆周运动的周期 思考：周期与速度、半径有什么关系？ T=2π（mv/qB）/v 3、磁场强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径将 。 r=mv/qB∝ v 增大 4、粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径将 。 r=mv/qB∝ 1/B 减少 实验验证 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和运动速率无关。 二、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径、速率和周期： - e 2v . . . . . . . . . . . . . . . . B T=2πm/eB 例 1、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂直于磁场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？ 两个电子同时回到原来的出发点 运动周期和电子的速率无关 轨道半径与粒子射入的速度成正比 v - e 两个电子轨道半径如何？ 例2．一个带负电粒子（质量为m，带电量为q），以速率v在磁感应强度为B的匀强磁场中做逆时针圆周运动（沿着纸面），则该匀强磁场的方向为垂直于纸面向里还是向外？粒子运转所形成的环形电流的大小为多大？ - m，q v F=qvB . . . . . . . . . . . . . . . . B 匀强磁场的方向为垂直于纸面向外 I=q/t I=q/T T=2π（mv/qB）/v I=q/T=q2B/2πm 30° 1.圆心在哪里? 2.轨迹半径是多少? O B d v 例3： r=d/sin 30o =2d r=mv/qB t=（ 30o /360o）T= T/12 T=2 πm/qB T=2 πr/v 小结： r t/T= 30o /360o A =30° v qvB=mv2/r t=T/12= πm/6qB 3、偏转角=圆心角 1、两洛伦兹力的交点即圆心 2、偏转角：初末速度的夹角。 4.穿透磁场的时间如何求？ 3、圆心角θ =? θ t=T/12= πd/3v m=qBr/v=2qdB/v F F 例题 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沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为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）求粒子在磁场中运动的轨道半径。 v O P B θ S O′ C 画轨迹 —— 连接OP，作垂直平分线交OS于O′ 半圆 R=mv/qB ∴OS=2R= 2 mv/qB