物理：36《帶電粒子在勻強磁場中的運動》課件新人教版選修3-1

1、第三章磁場第六節(jié)帶電粒子在勻強磁場中的運動討論：若帶電粒子（不計重力）以沿著與勻強磁場垂直的方向射入磁場，粒子將如何運動？2、洛倫茲力的方向總是與速度方向垂直，洛倫茲力只會改變粒子速度的方向，不會改變其大小。 1、由于是勻強磁場，洛倫茲力大小保持不變3、該帶點粒子將會做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力。 亥姆霍茲線圈電 子 槍磁場強弱選擇擋加速電壓選擇擋洛倫茲力演示器實驗：實驗：觀察1：不加磁場時電子束軌跡結論：軌跡是一條直線判斷：若加逆時針的勵磁電流，磁場方向如何，電子偏轉(zhuǎn)方向?qū)⑷绾?？觀察2 判斷：若加順時針的勵磁電流，磁場方向如何，電子偏轉(zhuǎn)方向?qū)⑷绾?？觀察3 實驗：結論1：不加磁場時電子束

2、軌跡軌跡是一條直線結論2: 帶電粒子垂直于磁場方向進入磁場后將做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力。觀察3：改變加速電壓和勵磁電流時，電子束軌跡半徑有何變化？如何解釋？ 一、帶電粒子運動軌跡的半徑勻強磁場中帶電粒子運動軌跡的半徑與哪些因素有關？思路: 帶電粒子做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力?？梢妑與速度V、磁感應強度B、粒子的比荷有關例1：一個帶電粒子，沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場粒子的一段徑跡如下圖所示徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小(帶電量不變)從圖中情況可以確定A粒子從a到b，帶正電B粒子從a到b，帶負電C粒子從b到a，帶正電D粒子從

3、b到a，帶負電 C應用：同一磁場中不同帶電粒子的跡徑不同 能否根據(jù)帶電粒子的運動軌跡分辨初速度為零但比荷不同的粒子？質(zhì)譜儀通過測出粒子圓周運動的半徑，計算粒子的比荷或質(zhì)量及分析同位素的儀器. 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入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片D上。（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。 可見半徑不同意味著比荷不同，意味著它們是不同的粒子二、帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時周期帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時周期有何特征？可見同

4、一個粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期與速度無關回旋加速器就是根據(jù)這一特點設計的 加速器1.直線加速器2回旋加速器 回旋加速器兩D形盒中有勻強磁場無電場，盒間縫隙有交變電場。電場使粒子加速，磁場使粒子回旋。粒子回旋的周期不隨半徑改變。讓電場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。在磁場中做圓周運動,周期不變每一個周期加速兩次電場的周期與粒子在磁場中做圓周運動周期相同電場一個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定電場加速過程中,時間極短,可忽略結論例3：關于回旋加速器的工作原理，下列說法正確的是：A、電場用來加速帶電粒子，磁場則使帶電粒子回旋B、電場和磁場同時用

5、來加速帶電粒子C、同一加速器，對某種確定的粒子，它獲得的最大動能由加速電壓決定D、同一加速器，對某種確定的粒子，它獲得的最大動能由磁感應強度B決定和加速電壓決定(A) 例4：垂直紙面向外的勻強磁場僅限于寬度為d的條形區(qū)域內(nèi)，磁感應強度為B一個質(zhì)量為m、電量為q的粒子以一定的速度垂直于磁場邊界方向從點垂直飛入磁場區(qū)，如圖所示，當它飛離磁場區(qū)時，運動方向偏轉(zhuǎn)角試求粒子在磁場中運動的時間t三、帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的時間四、帶電粒子在磁場中運動情況研究1、找圓心：方法2、定半徑：3、確定運動時間：注意：用弧度表示幾何法求半徑向心力公式求半徑利用vR利用弦的中垂線確定帶電粒子在磁場中運動軌

6、跡的方法1、物理方法：作出帶電粒子在磁場中兩個位置所受洛侖茲力，沿其方向延長線的交點確定圓心，從而確定其運動軌跡。2、物理和幾何方法：作出帶電粒子在磁場中某個位置所受洛侖茲力，沿其方向的延長線與圓周上兩點連線的中垂線的交點確定圓心，從而確定其運動軌跡。3、幾何方法：圓周上任意兩點連線的中垂線過圓心圓周上兩條切線夾角的平分線過圓心過切點作切線的垂線過圓心 如圖，虛線上方存在無窮大的磁場，一帶正電的粒子質(zhì)量m、電量q、若它以速度v沿與虛線成300、900、1500、1800角分別射入，請你作出上述幾種情況下粒子的軌跡、并求其在磁場中運動的時間。例：有界磁場中粒子運動軌跡的確定入射角300時入射角1500時粒子在磁場中做圓周運動的對稱規(guī)律：從同一直線邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等。1、兩個對稱規(guī)律：五、臨界問題例：長為L的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，如圖所示，磁感強度為B，板間距離也為L，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子（不計重力）