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

1、第六節(jié) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動,第三章 磁場,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)磁場中的帶電粒子將做怎樣的運(yùn)動呢？,思考：,一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動,帶電粒子平行射入勻強(qiáng)磁場的運(yùn)動狀態(tài)？ （重力不計(jì)）,問題1：,問題2：,帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場的運(yùn)動狀態(tài)？ （重力不計(jì)）,勻速直線運(yùn)動,1、理論推導(dǎo),（1）v B 時 ，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)磁場方向射入的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動狀態(tài)

2、如何？,垂直,理論推導(dǎo),沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動,問題3：,推導(dǎo)粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的圓半徑r和運(yùn)動周期T，與粒子的速度v和磁場的強(qiáng)度B的關(guān)系表達(dá)式,1）圓周運(yùn)動的半徑,2）圓周運(yùn)動的周期,2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,（1）洛倫茲力演示儀,勵磁線圈（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,加速電場：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、不加磁場時觀察電子束的徑跡,b、給勵磁線圈通電，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,沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動。,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，穿透磁場時的速度與電子原來的入射方向的夾角為300。求 : (1) 電子的質(zhì)量m=? (2) 電子在磁場中的運(yùn)動時間t =?,提示:關(guān)鍵是畫出勻速圓周運(yùn)動的軌跡,利用幾何知識找出圓心及相應(yīng)的半徑,從而找到圓弧所對應(yīng)的圓心角,例2、一個質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子,從容器下方的小孔S1飄入

4、電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為零，然后經(jīng)過S3沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,最后打到照相底片D上. (1)求粒子進(jìn)入磁場時的速率 (2)求粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑,（一）質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀.swf,測量帶電粒子的質(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)磁場無電場，盒間縫隙有交變電場。,2）交變電場的周期等于粒子做勻速圓周運(yùn)動的周期。,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)磁場中的運(yùn)動周期 跟運(yùn)動速率和軌道半徑無關(guān)，對于一定的帶電粒子和一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度來說，這個周期是恒定的。,2、交變電場的往復(fù)變化周期和粒子的運(yùn)動周期T相同，這樣就可以保證粒子在每次經(jīng)過交變電場時都被加速。,3、由于狹義相對論的限制，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和磁場的作用的敘述，正確的是( ) A、電場和磁場都對帶電粒子起加速作