2020高二物理磁场对运动电荷的作用力-ppt课件

1、12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期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,粒子的速度大小有没有变化粒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?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问题问题1:带电粒子平行射入匀强磁场带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态的运动状态?问题问题2:带电粒子垂直射入匀强磁场带电粒子垂直射入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匀速圆周运动匀速圆周运动12/8/20

2、21湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期轨迹轨迹平面平面带电粒子垂直射入匀强磁场的运带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态动状态因为带电粒子的初速因为带电粒子的初速度和所受洛伦兹力的方向度和所受洛伦兹力的方向都在跟磁场方向垂直的平都在跟磁场方向垂直的平面内，没有任何作用使粒面内，没有任何作用使粒子离开这个平面子离开这个平面与磁场与磁场垂直垂直12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期因为洛伦兹力总是跟因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直，所粒子的运动方向垂直，所以速度方向改变以速度方向改变时辰时辰改动改动速度速度方向方向因为洛伦兹

3、力总是跟因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直，所粒子的运动方向垂直，所以粒子的速度大小不变以粒子的速度大小不变不变不变速度速度大小大小12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期圆圆运动运动轨迹轨迹因为速度方向改变，所以因为速度方向改变，所以洛伦兹力方向也改变洛伦兹力方向也改变时辰时辰改动改动受力受力方向方向因为速度大小不变，所以因为速度大小不变，所以洛伦兹力大小也不变洛伦兹力大小也不变不变不变受力受力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，因此带动方向垂直的力，因此带电粒子做匀速圆周

4、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12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期一、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实验演示实验演示工作原理工作原理: :由电子枪发出的电子射线由电子枪发出的电子射线可以使管的低压水银蒸汽发出辉光可以使管的低压水银蒸汽发出辉光, ,显示显示出电子的径迹出电子的径迹励磁线圈励磁线圈: :作用是能在两线圈之间产生平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行于两线圈中心的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

5、子枪：射出电子电子枪：射出电子构造构造:12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期一、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实验演示实验演示1)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2)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3)保持初射电子的速度不变保持初射电子的速度不变,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4)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12/8/2021湖南长郡卫星远程学

6、校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期1.沿着与磁场垂直的方向射入磁场的沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子带电粒子,在匀强磁场中做匀速圆周运动在匀强磁场中做匀速圆周运动实验结论实验结论: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.磁场强度不变磁场强度不变,粒子射入的速度增加粒子射入的速度增加,轨道半径也增大轨道半径也增大4.粒子射入速度不变粒子射入速度不变,磁场强度增大磁场强度增大,轨道半径减小轨道半径减小2.洛伦兹力提供了带电粒子做匀速圆洛伦兹力提供了带电粒子做匀速圆周运动所需的向心力周运动所需的向心力12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校

7、制作062008年下学期1圆周运动的半径圆周运动的半径问题问题3:推导粒子在匀强磁场中做匀推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径速圆周运动的圆半径r和运动周期和运动周期T,与粒与粒子的速度子的速度v和磁场的强度和磁场的强度B的关系表达式的关系表达式RvmqvB2 qBmvR 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12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期2圆周运动的周期圆周运动的周期vRT 2 qBmT 2 在匀强磁场中做匀速圆周运动在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子的带电粒子, ,轨道半径跟运动速率成轨道半径跟运动速率成正比

8、正比; ;周期跟轨道半径和运动速率均周期跟轨道半径和运动速率均无关无关12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期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,轨迹半径轨迹半径越来越大越来越大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如图中如图中,水平导线中有电流水平导线中有电流I通过通过,导线导线正下方的电子初速度的方向与电流正下方的电子初速度的方向与电流I的方的方向相同向相同,则电子将则电子将( )课堂练习课堂练习vabIB12/8/2021湖南长郡

9、卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期A.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从两孔射出的电子在容器中运动所用的时间之比是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从两孔射出的电子在容器中加速度之比是中加速度之比是ac:ad=2:1D.从两孔射出的电子在容器从两孔射出的电子在容器中运动的加速度之比是中运动的加速度之比是ac:ad=2:1如下图，正方形容器处在匀强磁场中，一束电如下图，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从孔子从孔a垂直于磁场沿垂直于磁场沿ab方向射入容器中，其中一方向射入容器中，

10、其中一部分从部分从c孔射出，一部分从孔射出，一部分从d孔射出，容器处在真空孔射出，容器处在真空中，下列说法正确的是（中，下列说法正确的是（ ）课堂练习课堂练习ABDvoabcd12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期课课 堂堂 练练 习习OPBMNL图中图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板表示真空室中垂直于纸面的平板,它的一侧有匀强磁场它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向磁场方向垂直于纸面向里里,磁感应强度大小为磁感应强度大小为B.一带电粒子从平板上一带电粒子从平板上的狭缝的狭缝O处以垂直于平板上的初速度处以垂直于平板上的初速度v射入磁射入磁场区域

11、场区域,最后到达平板上的最后到达平板上的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,求此粒子的电荷量求此粒子的电荷量q与与质量质量m之比之比.12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期二、质谱仪二、质谱仪DAUS1S2S3BqmUBr21 mqBUr/2 一个质量为一个质量为m、电荷量为、电荷量为q的粒子的粒子,从容器从容器下方的小孔下方的小孔S1飘入电势差为飘入电势差为U的加速电场的加速电场,其初其初速度几乎为零速度几乎为零,然后经过然后经过S3沿着与磁场方向进沿着与磁场方向进入磁感应强度为入磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,最后打到照相最后打到照相底片底片D上上.(1)求粒子进入磁场时的速率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求粒子在磁场中运动的轨道半径12/8/2021湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校制作062008年下学期二、质谱仪二、质谱仪DAUS1S2S3BqmUBr21 mqBUr/2 一个质量为一个质量为m、电荷量为、电荷量为q的粒子的粒子,从容器从容器下方的小孔下方的小孔S1飘入电势差为飘入电势差为U的加速电场的加速电场,其初其初速度几乎为零速度几乎为零,然后经过然后经过S3沿着与磁场方向进沿着与磁场方向进入磁感应强度为入磁感