【物理】36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件（人教版選修3-1）.ppt

1、第三章 磁場(chǎng) 第六節(jié) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),人教版選修3-1,3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判定,磁場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類(lèi)：,1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和洛倫茲力相比小得多，除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。,2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。,第課時(shí),判斷下圖中帶電粒子（電量q，重力不計(jì)）所受洛倫茲力的大小和方向：,一、運(yùn)動(dòng)形式,1、勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。,2、,?,如果帶電粒子射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),初速度方向與磁場(chǎng)方向垂直,粒子僅在洛倫茲力的作

2、用下將作什么運(yùn)動(dòng)?,1、圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,2、圓周運(yùn)動(dòng)的周期,思考：周期與速度、半徑什么關(guān)系？,粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)有一夾角 （大于0度小于90度）軌跡為螺線(xiàn),帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況研究,1、找圓心：方法 2、定半徑： 3、確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間：,注意：用弧度表示,質(zhì)譜儀,通過(guò)測(cè)出粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，計(jì)算粒子的比荷或質(zhì)量及分析同位素的儀器.,練習(xí)教材P102頁(yè)第1,2,3,第課時(shí),1、圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,2、圓周運(yùn)動(dòng)的周期,思考：周期與速度、半徑什么關(guān)系？,復(fù)習(xí)回顧,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

3、 : (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(huà)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,2dBe/v d/3v,帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況研究,1、找圓心：方法 2、定半徑： 3、確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間：,注意：用弧度表示,直線(xiàn)加速器,粒子在每個(gè)加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，因?yàn)榻蛔冸妷旱淖兓芷谙嗤?回旋加速器,2回旋加速器,回旋加速器,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)。,電場(chǎng)使粒子加速，磁場(chǎng)使粒子回旋。,粒子回旋的周期不隨半徑改變。讓電場(chǎng)方向變化的周期與粒子回旋的周期一致，從而保證粒子始終被加速。,在磁場(chǎng)中做圓周

4、運(yùn)動(dòng),周期不變 每一個(gè)周期加速兩次 電場(chǎng)的周期與粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)周期相同 電場(chǎng)一個(gè)周期中方向變化兩次 粒子加速的最大速度由盒的半徑?jīng)Q定 電場(chǎng)加速過(guò)程中,時(shí)間極短,可忽略,結(jié)論,.關(guān)于回旋加速器的工作原理，下列說(shuō)法正確的是：,(A),霍爾效應(yīng),I=neSv=nedhv,eU/h=evB,U=IB/ned=kIB/d,k是霍爾系數(shù),第課時(shí),帶電粒子在無(wú)界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),F洛=0 勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),F洛=Bqv 勻速圓周運(yùn)動(dòng),F洛=Bqv 等距螺旋（090）,在只有洛倫茲力的作用下,帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況研究,1、找圓心：方法 2、定半徑： 3、確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間：,注意：用弧度表示,1、物理方法：

5、,作出帶電粒子在磁場(chǎng)中兩個(gè)位置所受洛倫茲力，沿其方向延長(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)確定圓心，從而確定其運(yùn)動(dòng)軌跡。,2、物理和幾何方法：,作出帶電粒子在磁場(chǎng)中某個(gè)位置所受洛倫茲力，沿其方向的延長(zhǎng)線(xiàn)與圓周上兩點(diǎn)連線(xiàn)的中垂線(xiàn)的交點(diǎn)確定圓心，從而確定其運(yùn)動(dòng)軌跡。,3、幾何方法：,圓周上任意兩點(diǎn)連線(xiàn)的中垂線(xiàn)過(guò)圓心圓周上兩條切線(xiàn)夾角的平分線(xiàn)過(guò)圓心過(guò)切點(diǎn)作切線(xiàn)的垂線(xiàn)過(guò)圓心,1.如圖，虛線(xiàn)上方存在無(wú)窮大的磁場(chǎng)，一帶正電的粒子質(zhì)量m、電量q、若它以速度v沿與虛線(xiàn)成300、600、900、1200、1500、1800角分別射入，請(qǐng)你作出上述幾種情況下粒子的軌跡、并求其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。,有界磁場(chǎng)問(wèn)題：,入射角300時(shí),入射角1500時(shí),粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)規(guī)律： 從同一直線(xiàn)邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等。,1、兩個(gè)對(duì)稱(chēng)規(guī)律：,臨界問(wèn)題,例：長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)，如圖所示，磁感強(qiáng)度為B，板間距離也為L(zhǎng)，板 不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子 （不計(jì)重力），從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線(xiàn)以速 度v水