3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動(第1課時)

1、1、定義：磁場對運動電荷的作用力. 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).2、方向：左手定則. F ⊥ V F ⊥ B 3、大?。?F洛=qVBsinθ V⊥B F洛=qVB V∥B F洛= 04、特點：洛倫茲力只改變速度的方向;

2、 洛倫茲力對運動電荷不做功.,第三章 磁場,桃源三中 顏金安,3.6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,磁場中的帶電體一般可分為兩類：,1、帶電粒子：如電子,質(zhì)子,α粒子,正負離子等.這些粒子所受重力比洛侖磁力小得多,除有說明或暗示外，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.除有說明或暗示外,一般都考慮重力.,帶電體是否考慮重力,要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定.,問題1:帶電粒子平行射入勻強磁場

3、的運動狀態(tài)?,問題2:帶電粒子垂直射入勻強磁場的運動狀態(tài)?,勻速直線運動,1)帶電粒子僅在洛倫茲力的作用下,粒子的速度大小有沒有變化?,2)洛倫茲力如何變化?,勻速圓周運動,一、帶電粒子在勻強磁場中的運動,1、理論推導(dǎo),因為帶電粒子的初速度和所受洛倫茲力的方向都在跟磁場方向垂直的平面內(nèi),沒有任何作用使粒子離開這個平面.,垂直磁場,軌跡平面,,,,,,,帶電粒子垂直射入勻強磁場的運動狀態(tài),一、帶電粒子在勻強磁場中的運動,1、理論推導(dǎo),

4、因為洛倫茲力總是跟粒子的運動方向垂直,所以粒子的速度方向改變.,時刻改變,速度方向,因為洛倫茲力總是跟粒子的運動方向垂直,所以粒子的速度大小不變.,不變,速度大小,,,,,,,,因為帶電粒子受到一個大小不變，方向總與粒子運動方向垂直的力，因此帶電粒子做勻速圓周運動，其向心力就是洛倫茲力.,圓,運動軌跡,因為速度方向改變,所以洛倫茲力方向也改變.,時刻改變,受力方向,因為速度大小不變,所以洛倫茲力大小也不變.,不變,受力大小,

5、,,,,,,,,帶電粒子垂直射入勻強磁場的運動狀態(tài),一、帶電粒子在勻強磁場中的運動,,+,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,一、帶電粒子在勻強磁場中的運動,工作原理: 由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管內(nèi)的低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光,顯示出電子的徑跡,③勵磁線圈：作用是能在兩線圈之間產(chǎn)生平

6、行于兩線圈中心連線的勻強磁場,②加速電場：作用是改變電子束出射的速度,①電子槍：射出電子,構(gòu)造:,1)洛倫茲力演示儀,2、實驗驗證,一、帶電粒子在勻強磁場中的運動,2、實驗驗證,①不加磁場時觀察電子束的徑跡,②給勵磁線圈通電,觀察電子束的徑跡,③保持出射電子的速度不變,改變磁感應(yīng)強度,觀察電子束徑跡的變化,④保持磁感應(yīng)強度不變,改變出射電子的速度,觀察電子束徑跡的變化,2)實驗演示,一、帶電粒子在勻強磁場中的運動,2、實驗驗證,,,,①

7、沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強磁場中做勻速圓周運動,③磁感應(yīng)強度不變，粒子射入的速度增加,軌道半徑增大,④粒子射入速度不變，磁感應(yīng)強度增大，軌道半徑減小,②洛倫茲力提供帶電粒子做勻速圓周運動所需的向心力,一、帶電粒子在勻強磁場中的運動,2、實驗驗證,3)實驗結(jié)論,問題3: 推導(dǎo)質(zhì)量為m,電量為q,速度為v的粒子在勻強磁場B中做勻速圓周運動的圓半徑r和周期T的表達式?,一、帶電粒子在勻強磁場中的運動,3、運動規(guī)律,1)圓半

8、徑r,2)周期T,一、帶電粒子在勻強磁場中的運動,3、運動規(guī)律,,半徑r跟速率v成正比.,周期T跟圓半徑r和速率v均無關(guān).,帶電粒子在汽泡室運動徑跡的照片.有的粒子運動過程中能量降低,速度減小,徑跡就呈螺旋形.,如圖,水平導(dǎo)線中有電流I通過,導(dǎo)線正下方的電子初速度方向與電流I方向相同,則電子將( ),A.沿路徑a運動,軌跡是圓B.沿路徑a運動,軌跡半徑越來越大C.沿路徑a運動,軌跡半徑越來越小D.沿路徑b運動

9、,軌跡半徑越來越小,B,例與練1,如圖，正方形容器處在勻強磁場中，一束電子從孔a垂直于磁場沿ab方向射入容器中，其中一部分從c孔射出，一部分從d孔射出，容器處在真空中，下列說法正確的是( ),A、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 運動所用的時間之比是tc:td=1:2C、從兩孔射出的電子在容器中 運動的加速度之比是ac:ad=√2:1D、從兩孔射出

10、的電子在容器中 運動的加速度之比是ac:ad=2:1,ABD,例與練2,圖中MN表示真空中垂直于紙面的平板,它的一側(cè)有勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強度大小為B.一帶電粒子從平板上的狹縫O處以垂直于平板上的初速度v射入磁場區(qū)域,最后到達平板上的P點,已知B、v以及P到O的距離L,不計重力,求此粒子的電荷量q與質(zhì)量m之比q/m.,例與練3,2v/BL,1)圓半徑r,2)周期T,小結(jié):帶電粒子在勻強磁場中的運動,半徑r跟速率v