高中物理 3.6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件 新人教版選修3-1

1、第六節(jié) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),第三章 磁場(chǎng),復(fù)習(xí)：,1、洛倫茲力產(chǎn)生的條件？,2、洛倫茲力的大小和方向如何確定？,3、洛倫茲力有什么特點(diǎn)？,射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的帶電粒子將做怎樣的運(yùn)動(dòng)呢？,思考：,一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),帶電粒子平行射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？ （重力不計(jì)）,問(wèn)題1：,問(wèn)題2：,帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？ （重力不計(jì)）,勻速直線運(yùn)動(dòng),1、理論推導(dǎo),（1）v B 時(shí) ，洛倫茲力的方向與速度方向,（2）帶電粒子僅在洛倫茲力的作用下，粒子的速率變化么？能量呢？,（3）洛倫茲力如何變化？,（4）從上面的分析，你認(rèn)為垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向射入的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

2、如何？,垂直,理論推導(dǎo),沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),問(wèn)題3：,推導(dǎo)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓半徑r和運(yùn)動(dòng)周期T，與粒子的速度v和磁場(chǎng)的強(qiáng)度B的關(guān)系表達(dá)式,1）圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,2）圓周運(yùn)動(dòng)的周期,2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,（1）洛倫茲力演示儀,勵(lì)磁線圈（亥姆霍茲線圈）：作用是能在兩線圈之間產(chǎn)生平行于兩線圈中心的連線的勻強(qiáng)磁場(chǎng),加速電場(chǎng)：作用是改變電子束出射的速度,電子槍：射出電子,（2）實(shí)驗(yàn)演示,a、不加磁場(chǎng)時(shí)觀察電子束的徑跡,b、給勵(lì)磁線圈通電，觀察電子束的徑跡,c、保持出射電子的速度不變，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，觀察電子束徑跡的變化,d、保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，改變出

3、射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化,（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論,沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。,磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，粒子射入的速度增加，軌道半徑也增大。,粒子射入速度不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，軌道半徑減小。,例1、如圖所示，一束電子（電量為e)以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，穿透磁場(chǎng)時(shí)的速度與電子原來(lái)的入射方向的夾角為300。求 : (1) 電子的質(zhì)量m=? (2) 電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t =?,提示:關(guān)鍵是畫出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡,利用幾何知識(shí)找出圓心及相應(yīng)的半徑,從而找到圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角,例2、一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子,從容器下方的小孔S1飄入

4、電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，其初速度幾乎為零，然后經(jīng)過(guò)S3沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,最后打到照相底片D上. (1)求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率 (2)求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑,（一）質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀.swf,測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量,分析同位素,二、實(shí)際應(yīng)用,（二）回旋加速器,1、作用：產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)的粒子,2、原理回旋加速器的原理.asx,1）兩D形盒中有勻強(qiáng)磁場(chǎng)無(wú)電場(chǎng)，盒間縫隙有交變電場(chǎng)。,2）交變電場(chǎng)的周期等于粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期。,3）粒子最后出加速器的速度大小由盒的半徑?jīng)Q定。,3、注意,1、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期 跟運(yùn)動(dòng)速率和軌道半徑無(wú)關(guān)，對(duì)于一定的帶電粒子和一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，這個(gè)周期是恒定的。,2、交變電場(chǎng)的往復(fù)變化周期和粒子的運(yùn)動(dòng)周期T相同，這樣就可以保證粒子在每次經(jīng)過(guò)交變電場(chǎng)時(shí)都被加速。,3、由于狹義相對(duì)論的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。,例3.關(guān)于回旋加速器中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用的敘述，正確的是( ) A、電場(chǎng)和磁場(chǎng)都對(duì)帶電粒子起加速作