3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》-(共27张PPT).pptVIP

3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 回顾与思考 F=qvBsina 左手定则 匀速直线运动 1. 洛伦兹力的大小和方向如何确定？ 2. 洛伦兹力有什么特点？ 3. 带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？ （重力不计） 匀速磁场中，运动电荷受到的洛伦兹力随速度改变而改变 思考与讨论 1、如果带电粒子射入匀强磁场时,初速度方向与磁场方向垂直,粒子仅在洛伦兹力的作用下将作什么运动? +q v -q v F v + F v + F v + 洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，所以洛伦兹力对带电粒子不做功。 不改变其动能。速率不变。只改变速度方向。 理论探究 分析：由于粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不改变，又因为洛伦兹力总是与速度方向垂直，联系以前学过的圆周运动和向心力知识，这里的洛伦兹力正好起到了向心力的作用。 - F洛 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? V - F洛 - F洛 推论：只在洛仑兹力作用下，电荷作匀速圆周运动。 - F洛 + 观看完整的圆周运动 ①加速电场： 两线圈之间产生平行于中心轴线的匀强磁场。如图。 作用是改变电子束出射的速度 ②励磁线圈——赫姆霍兹线圈： 一、用洛伦兹力演示仪实验验证上面的推论： 赫姆霍兹线圈 只受洛仑兹力作用，且速度与磁场垂直，电荷一定作匀速圆周运动。 洛伦兹力演示仪 原理：由电子枪发出的电子射线可以使管的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹。 2.演示结果 （1）在没有磁场作用时，电子的径迹是直线。 （2）在管外加上匀强磁场，电子的径迹变弯曲成圆形。 （3）保持出射电子速度不变，磁感应强度变大，圆形轨迹的半径变小。 （4）保持磁感应强度不变，出射电子速度变大，圆形轨迹的半径变大。 3. 实验结论 带电粒子垂直进入磁场中，粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功。 4. 理论分析 忽略重力的带电粒子只受到大小不变洛伦兹力作用，洛伦兹力只改变粒子速度方向，不改变速度大小，而且洛伦兹力与速度方向垂直，起到了向心力的作用。 点拨——带电粒子重力是否可以忽略 （1）带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。 （2）带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 1、圆周运动的半径 2、圆周运动的周期 思考：周期与速度、半径有什么关系？ T=2π（mv/qB）/v 3、磁感应强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径将 。 r=mv/qB∝ v 增大 4、粒子射入速度不变，磁感应强度增大，轨道半径将 。 r=mv/qB∝ 1/B 减少 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的T和V 、r无关。 二、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r、周期T 5、电荷的匀强磁场中的三种运动形式 （2）当υ⊥B时，所受洛仑兹力提供向心力，做匀速圆周运动； （3）当υ与B夹一般角度时，由于可以将υ正交分解为υ∥和υ⊥（分别平行于和垂直于）B，因此电荷一方向以υ∥的速度在平行于B的方向上做匀速直线运动，另一方向以υ⊥的速度在垂直于B的平面内做匀速圆周运动。 （1）当υ∥B时，所受洛仑兹力为零，做匀速直线运动； 确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法 1、物理方法： 作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。 2、物理和几何方法： 作出带电粒子在磁场中某个位置所受洛仑兹力，沿其方向的延长线与圆周上两点连线的中垂线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。 3、几何方法： ①圆周上任意两点连线的中垂线过圆心②圆周上两条切线夹角的平分线过圆心③过切点作切线的垂线过圆心 点拨——圆心、半径、运动时间的分析思路 （1）找圆心 已知两个速度方向：可找到两条半径，其交点是圆心。 v O v O θ θ α α α θ = 2α v 已知入射方向和出射点的位置：通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。 （2）定半径： 粒子速度的偏向角φ等于圆心角α，并等于AB弦与切线的夹角θ（弦切角）的2倍．即φ=α=2θ=ωt 相对的弦切角（ θ ）相等，与相邻的弦切角（ θ ? ）互补， 即θ＋ θ ? ＝180°。 （3）算时间 qB T t = αm π α = 2 Φ(偏向角） Ａ v v O’ α Ｂ θ θ θ‘ 6. 解决带电粒子在有界匀强磁场中偏转的基本思路 B L v （1）先画好辅助线（半径、速度及延长线）。 y R O θ （2）偏转角由 sinθ = L/R求出。 （3）侧移由