3.6带电粒子在匀强磁场中的运动(第1课时).ppt

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 f vf b3 大小 f洛 qvbsin v bf洛 qvbv bf洛 04 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 第三章磁场 桃源三中颜金安 3 6带电粒子在匀强磁场中的运动 磁场中的带电体一般可分为两类 1 带电粒子 如电子 质子 粒子 正负离子等 这些粒子所受重力比洛仑磁力小得多 除有说明或暗示外 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 除有说明或暗示外 一般都考虑重力 带电体是否考虑重力 要根据题目暗示或运动状态来判定 问题1 带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态 问题2 带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态 匀速直线运动 1 带电粒子仅在洛伦兹力的作用下 粒子的速度大小有没有变化 2 洛伦兹力如何变化 匀速圆周运动 一 带电粒子在匀强磁场中的运动 1 理论推导 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 没有任何作用使粒子离开这个平面 垂直磁场 轨迹平面 带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态 一 带电粒子在匀强磁场中的运动 1 理论推导 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 带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态 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 工作原理 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 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 电子枪 射出电子 构造 1 洛伦兹力演示仪 2 实验验证 一 带电粒子在匀强磁场中的运动 2 实验验证 不加磁场时观察电子束的径迹 给励磁线圈通电 观察电子束的径迹 保持出射电子的速度不变 改变磁感应强度 观察电子束径迹的变化 保持磁感应强度不变 改变出射电子的速度 观察电子束径迹的变化 2 实验演示 一 带电粒子在匀强磁场中的运动 2 实验验证 沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子 在匀强磁场中做匀速圆周运动 磁感应强度不变 粒子射入的速度增加 轨道半径增大 粒子射入速度不变 磁感应强度增大 轨道半径减小 洛伦兹力提供带电粒子做匀速圆周运动所需的向心力 一 带电粒子在匀强磁场中的运动 2 实验验证 3 实验结论 问题3 推导质量为m 电量为q 速度为v的粒子在匀强磁场b中做匀速圆周运动的圆半径r和周期t的表达式 一 带电粒子在匀强磁场中的运动 3 运动规律 1 圆半径r 2 周期t 一 带电粒子在匀强磁场中的运动 3 运动规律 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 带电粒子在汽泡室运动径迹的照片 有的粒子运动过程中能量降低 速度减小 径迹就呈螺旋形 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 例与练1 如图 正方形容器处在匀强磁场中 一束电子从孔a垂直于磁场沿ab方向射入容器中 其中一部分从c孔射出 一部分从d孔射出 容器处在真空中 下列说法正确的是 a 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运动的加速度之比是ac ad 2 1 abd 例与练2 图中mn表示真空中垂直于纸面的平板 它的一侧有匀强磁场 磁场方向垂直于纸面向里 磁感应强度大小为b 一带电粒子从平板上的狭缝o处以垂直于平板上的初速度v射入磁场区域 最后到达平板上的p点 已知b v以及p到o的距离l 不计重力 求此粒子的电荷量q与质量m之比q m 例与练