高中物理第3章第6節(jié) 帶電粒子在勻強磁場中的運動課件人教版選修3-1

1、1、什么是洛倫茲力？2、帶電粒子在磁場中是否一定受洛倫茲力？3、帶電粒子垂直磁場方向進入勻強磁場時會做什么運動呢？,思考：,帶電粒子在勻強磁場中的運動,一、帶電粒子在磁場中的運動,1、運動的軌跡（1）勻速直線運動 帶電粒子的速度方向與磁場的方向平行（相同或者相反），帶電粒子受到的洛倫茲力為零（2）勻速圓周運動（垂直進入磁場）實驗,一個帶電粒子沿垂直于磁場方向射入一勻強磁場，粒子的一段運動徑跡如圖所示，徑跡上每一小段可近

2、似看成圓弧，由于帶電粒子的運動使沿途的空氣電離，粒子的動能逐漸減小（電量不變），從圖中情況可以確定（　　　?。〢、粒子從a到b，帶正電Ｂ、粒子從b到a，帶正電Ｃ、粒子從a到b，帶負電Ｄ、粒子從b到a，帶負電,Ｂ,思考與討論：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，其軌道半徑r和周期T為多大呢？,一帶電量為q，質量為m ，速度為v的帶電粒子垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，其半徑r和周期T為多大？如圖所示。,2、軌道半徑和周期

3、（1）軌道半徑（如何推導？）（2）周期（如何推導？）,三、帶電粒子沿垂直電場或磁場射入場運動比較,F=qE大小、方向不變的恒力,F=qvB大小不變、F⊥v、不做功,勻變速曲線運動,變加速曲線運動,同平拋運動,圓周運動處理,四、帶電粒子在勻強磁場圓周運動的分析方法,關鍵是圓心、半徑及偏心角和運動時間的確定,1.圓心的確定：,畫出帶電粒子運動軌跡中任意兩點（一般是射入磁場和射出磁場的兩點）洛侖茲力的方向，其延長的交點即為圓心。,(F洛提

4、供向心力，F(xiàn)洛垂直于速度),半徑一般都在確定圓心的基礎上用平面幾何知識求解，常常要解三角形,2. 半徑的確定：,利用圓心角與弦切角的關系或者四邊形的內角和等于360。計算出粒子所轉過的圓心角θ的大小，用公式t= T可求出運動時間。,3.運動時間的確定：,長為L，間距也為L的兩平行金屬板間有垂直向里的勻強磁場，如圖所示，磁感應強度為B，今有質量為m、帶電量為q的正離子從平行板左端中點以平行于金屬板的方向射入磁場。欲使離子不打

5、在極板上，入射離子的速度大小應滿足的條件是A、v5qBL/4m C、v>qBL/m D、qBL/4m<v<5qBL/4m,,,,,如圖所示，在以O點為圓心半徑為r的圓形空間內，存在著垂直紙面向里的勻強磁場，一帶電粒子從A點以速度v0垂直于B方向正對O點射入磁場中，從點射出，∠AOC為120°，則該帶電粒子在磁場中運動的時間為 .,如圖示，在第一象限

6、內有垂直紙面向里的勻強磁場，一對正、負電子分別以相同速率，沿與X軸成30度角的方向從原點射入磁場，則正、負電子在磁場中運動的時間之比為（ ）A、1∶2 B、2∶1C、1∶3 D、1∶1,五、質譜儀原理分析,1、質譜儀是測量帶電粒子質量和分析同位素的重要工具,2、基本原理,將質量不等、電荷數(shù)相等的帶電粒子經同一電場加速再垂直進入同一勻強磁場，由于粒子動量不同，引起軌跡半徑不同而分開，進而分析某元素中所含同位

7、素的種類,3、推導,,一個質量為m、電荷量為的粒子，從容器下方的小孔S1飄入電勢差為Ｕ的加速電場，然后經過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為Ｂ的勻強磁場中，最后打到照相底片Ｄ上求：（１）求粒子進入磁場時的速率（２）求粒子在磁場中運動的軌道半徑,五、回旋加速器,1、直線加速器原理：利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電粒子的動能增加qU=Ek,由動能定理得帶電粒子經幾級的電場加速后增加的動能為Ek=(

8、 ),思考：若需要很大的動能的粒子，利用直線加速器是否方便？為什么？那應該怎么辦？,2、回旋加速器（1）構造（2）工作原理,3、帶電粒子的最終能量,當帶電粒子的速度最大時，其在磁場中的轉動半徑也最大，由r=mv/qB知道v=qBr/m 若D形盒的半徑為R時，帶電粒子的出射速度變?yōu)関=qBR/m所以，帶電粒子的最終動能為,所以，要提高加速粒子的最終能量，就應該盡可能的加大B的強度和D形盒的半徑R