36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動1

1、1 1、你對洛倫茲力有哪些了解？、你對洛倫茲力有哪些了解？大?。捍笮。?fqvBsin（是是V與與B間的夾角）間的夾角）方向：方向： 用左手定則判斷用左手定則判斷對運動電荷永不做功：對運動電荷永不做功：因為因為 f 始終垂直于始終垂直于 v2 2、物體在什么情況下做勻速圓周運動？、物體在什么情況下做勻速圓周運動？v r 2T Fm mr2mrv2r42 T23 3、你還記得下列公式嗎？、你還記得下列公式嗎？ 合力充當(dāng)向心力，合外力方向始終垂直于速度方合力充當(dāng)向心力，合外力方向始終垂直于速度方向，大小恒定向，大小恒定磁場中的帶電體一般可分為兩類磁場中的帶電體一般可分為兩類：1、帶電粒子：、帶電粒

2、子： 如電子如電子,質(zhì)子質(zhì)子,粒子粒子,正負(fù)離子等正負(fù)離子等.這些粒子所這些粒子所受重力比洛侖磁力小得多受重力比洛侖磁力小得多,除有說明或暗示外，除有說明或暗示外，一般都一般都不考慮重力不考慮重力(但并不能忽略質(zhì)量但并不能忽略質(zhì)量).2、帶電微粒：、帶電微粒： 如帶電小球、液滴、塵埃等如帶電小球、液滴、塵埃等.除有說明或暗除有說明或暗示外示外,一般都一般都考慮重力?？紤]重力。帶電體帶電體是否考慮重力是否考慮重力, 要要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定。根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定。問題問題1: 帶電粒子平行射入勻強(qiáng)磁場的運動狀態(tài)?問題問題2: 帶電粒子帶電粒子垂直射入垂直射入勻強(qiáng)磁場的運動狀態(tài)勻強(qiáng)

3、磁場的運動狀態(tài)?勻速直線運動勻速直線運動勻速圓周運動勻速圓周運動一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動1 1、運動的軌跡、運動的軌跡v/B時v B時一、帶電粒子在磁場中的運動一、帶電粒子在磁場中的運動 一個帶電粒子分別以平行（一個帶電粒子分別以平行（相同或相反相同或相反）和垂直于磁場）和垂直于磁場方向的初速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，它在磁場中各做什么運動？方向的初速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，它在磁場中各做什么運動？“平行平行”進(jìn)入：做勻速直線運動進(jìn)入：做勻速直線運動“垂直垂直”進(jìn)入：做勻速圓周運動進(jìn)入：做勻速圓周運動 帶電粒子在磁場中運動時，它所受的洛倫茲帶電粒子在磁場中運動時，它所受的洛倫

4、茲力總與速度方向垂直，洛倫茲力在速度方向沒有力總與速度方向垂直，洛倫茲力在速度方向沒有分量，所以洛倫茲力不改變帶電粒子速度的大小，分量，所以洛倫茲力不改變帶電粒子速度的大小，或者說洛倫茲力不對帶電粒子做功，不改變粒子或者說洛倫茲力不對帶電粒子做功，不改變粒子的能量。的能量。 由于粒子速度的大小不變，所以粒子在勻強(qiáng)由于粒子速度的大小不變，所以粒子在勻強(qiáng)磁場中所受洛倫茲力的大小也不改變，加之洛倫磁場中所受洛倫茲力的大小也不改變，加之洛倫茲力總與速度方向垂直，正好起到了向心力的作茲力總與速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。所以沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電用。所以沿著與磁場垂直的方向射入磁場的

5、帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動。粒子，在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動。分析：分析：Fv+Fv+Fv+一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動工作原理工作原理: : 由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管內(nèi)的低壓水銀由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管內(nèi)的低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光蒸汽發(fā)出輝光, ,顯示出電子的徑顯示出電子的徑跡跡 勵磁線圈：勵磁線圈：作用是能在兩線圈之間產(chǎn)生平行作用是能在兩線圈之間產(chǎn)生平行 于兩線圈中心連線的勻強(qiáng)磁場于兩線圈中心連線的勻強(qiáng)磁場 加速電場：加速電場：作用是改變電子束出射的速度作用是改變電子束出射的速度 電子槍：電子槍：射出電子射出電子構(gòu)造構(gòu)造: 1)洛倫茲力演示

6、儀洛倫茲力演示儀2、實驗驗證、實驗驗證勵磁線圈勵磁線圈電子槍電子槍加速電壓加速電壓選擇擋選擇擋一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動2、實驗驗證、實驗驗證磁場強(qiáng)弱磁場強(qiáng)弱 選擇擋選擇擋不加磁場時觀察電子束的徑跡不加磁場時觀察電子束的徑跡給勵磁線圈通電給勵磁線圈通電, ,觀察電子束的徑跡觀察電子束的徑跡保持出射電子的速度不變保持出射電子的速度不變, ,改變磁感應(yīng)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度, ,觀察電子束徑跡的變化觀察電子束徑跡的變化保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變, ,改變出射電子的改變出射電子的速度速度, ,觀察電子束徑跡的變化觀察電子束徑跡的變化2)實驗演示實驗演示一、帶電

7、粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動2、實驗驗證、實驗驗證沿著與磁場沿著與磁場垂直垂直的方向射入磁場的帶電的方向射入磁場的帶電粒子，在粒子，在勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場中做中做勻速圓周運動勻速圓周運動洛倫茲力提供洛倫茲力提供帶電粒子做勻速圓周運動帶電粒子做勻速圓周運動 所需的所需的向心力向心力一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動2、實驗驗證、實驗驗證3)實驗結(jié)論實驗結(jié)論問題問題3: 推導(dǎo)質(zhì)量為推導(dǎo)質(zhì)量為m,電量為電量為q,速度為速度為v的粒子在勻強(qiáng)磁場的粒子在勻強(qiáng)磁場B中做勻速圓周運動中做勻速圓周運動的圓半徑的圓半徑r和周期和周期T的表達(dá)式的表達(dá)式?一、帶電粒子在

8、勻強(qiáng)磁場中的運動一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動3、運動規(guī)律運動規(guī)律1) 圓半徑圓半徑r2) 周期周期T一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動3、運動規(guī)律運動規(guī)律2vqvB mr=2 rTvp=半徑半徑r 跟速率跟速率v成正比成正比周期周期T跟圓半徑跟圓半徑r和速率和速率v均無關(guān)均無關(guān).qBmvr =qBmTp2=1 1、圓心的確定、圓心的確定（1）已知兩個速度）已知兩個速度方向方向：可找到兩條：可找到兩條半徑，其交點是圓心。半徑，其交點是圓心。（2）已知）已知入射方向入射方向和和出射點出射點的位置：的位置：通過入射點作入射方向的垂線，連接入通過入射點作入射方向的垂線，連接

9、入射點和出射點，作中垂線，交點是圓心。射點和出射點，作中垂線，交點是圓心。2 2、運動時間的確定：、運動時間的確定：2tTp=關(guān)鍵：定圓心、畫軌跡、定關(guān)鍵：定圓心、畫軌跡、定半徑、半徑、 求時間求時間一、一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動 1、找圓心：、找圓心： 2、定半徑：、定半徑： 3、定時間：、定時間：Ttp2=qBmTp2=注意：注意：用弧度表示用弧度表示利用利用Fv利用弦的中垂線利用弦的中垂線一、一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動幾何法求半徑幾何法求半徑向心力公式求半徑向心力公式求半徑vabI如圖如圖,水平導(dǎo)線中有電流水平導(dǎo)線中有電流I通過

10、通過,導(dǎo)導(dǎo)線正下方的電子初速度方向與電流線正下方的電子初速度方向與電流I方向相同方向相同,則電子將則電子將( )A.沿路徑沿路徑a運動運動,軌跡是圓軌跡是圓B.沿路徑沿路徑a運動運動,軌跡半徑越來越大軌跡半徑越來越大C.沿路徑沿路徑a運動運動,軌跡半徑越來越小軌跡半徑越來越小D.沿路徑沿路徑b運動運動,軌跡半徑越來越小軌跡半徑越來越小B鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)1 1BOVVd鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)3 3 如圖所示如圖所示,一束電子一束電子(電量為電量為e)以速度以速度V垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬為寬為d的勻強(qiáng)磁場中，穿出磁場時的勻強(qiáng)磁場中，穿出磁場時的速度方向與電子原來入射方向的的速度方

11、向與電子原來入射方向的夾角為夾角為30o，求：，求： （1）電子的質(zhì)量）電子的質(zhì)量 （2）穿過磁場的時間）穿過磁場的時間 如圖，正方形容器處在勻強(qiáng)磁場中，一束電子如圖，正方形容器處在勻強(qiáng)磁場中，一束電子從孔從孔a垂直于磁場沿垂直于磁場沿ab方向射入容器中，其中一部分方向射入容器中，其中一部分從從c孔射出，一部分從孔射出，一部分從d孔射出，容器處在真空中，孔射出，容器處在真空中，下列說法正確的是下列說法正確的是( )v vo oabcdA、從兩孔射出的電子速率之比是、從兩孔射出的電子速率之比是Vc:Vd=2:1B、從兩孔射出的電子在容器中、從兩孔射出的電子在容器中 運動所用的時間之比是運動所用的

12、時間之比是tc:td=1:2C、從兩孔射出的電子在容器中、從兩孔射出的電子在容器中 運動的加速度之比是運動的加速度之比是ac:ad=2:1D、從兩孔射出的電子在容器中、從兩孔射出的電子在容器中 運動的加速度之比是運動的加速度之比是ac:ad=2:1ABD鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)2 2圖中圖中MN表示真空中垂直于紙面的平板表示真空中垂直于紙面的平板,它的一它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場側(cè)有勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為度大小為B.一帶電粒子從平板上的狹縫一帶電粒子從平板上的狹縫O處以垂直處以垂直于平板上的初速度于平板上的初速度v射入磁場區(qū)域射入磁場區(qū)域,最后到達(dá)平板上最后到達(dá)平板上的的P點點,已知已知B、v以及以及P到到O的距離的距離L,不計重力不計重力,求求此此粒子的電荷量粒子的電荷量q與質(zhì)量與質(zhì)量m之比之比q/ /m.0PBMNL2v/BL鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)3 3二、質(zhì)譜儀二、質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)與原理結(jié)構(gòu)與原理