带电粒子在匀强磁场中的运动-洛伦兹力

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1、第三章第四节磁场对运动电荷的作用---洛伦兹力判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向：运动形式1、带电粒子平行射入匀强磁场----匀速直线运动。2、带电粒子垂直射入匀强磁场?Fv+Fv+Fv++V-F洛V-F洛V-F洛V-F洛洛仑兹力对电荷只起向心力的作用，故只在洛仑兹力的作用下，电荷将作匀速圆周运动。理论探究洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，所以洛伦兹力不对带电粒子做功。由于粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不改变，加之洛

2、伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向：运动形式1、带电粒子平行射入匀强磁场----匀速直线运动。2、带电粒子垂直射入匀强磁场----匀速圆周运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动工作原理:由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸汽发出辉光,显示出电子的径迹③励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心连线的匀强磁场②加速电场：作用是改变电子束出射的速度①电子枪：射出电子构造:1)洛伦兹力演示仪1、实验验证励磁线圈电子枪加速

3、电压选择挡一、带电粒子在匀强磁场中的运动实验验证磁场强弱选择挡①不加磁场时观察电子束的径迹②给励磁线圈通电,观察电子束的径迹③保持出射电子的速度不变,改变磁感应强度,观察电子束径迹的变化④保持磁感应强度不变,改变出射电子的速度,观察电子束径迹的变化2)实验演示一、带电粒子在匀强磁场中的运动①沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动③磁感应强度不变，粒子射入的速度增加,轨道半径增大④粒子射入速度不变，磁感应强度增大，轨道半径减小②洛伦兹力提供带电粒子做匀速圆周运动所需的向心力一

4、、带电粒子在匀强磁场中的运动3)实验结论问题:推导质量为m,电量为q,速度为v的粒子在匀强磁场B中做匀速圆周运动的圆半径r和周期T的表达式?一、带电粒子在匀强磁场中的运动2、运动规律1)圆半径r2)周期T一、带电粒子在匀强磁场中的运动2vqvBmr=2rTvp=半径r跟速率v成正比.周期T跟圆半径r和速率v均无关.通过格雷塞尔气泡室显示的带电粒子在匀强磁场中的运动径迹带电粒子在汽泡室运动径迹的照片。有的粒子运动过程中能量降低，速度减小，径迹就呈螺旋形。vabI如图,水平导线中有电流I通过,导线正下方的

5、电子初速度方向与电流I方向相同,则电子将()A.沿路径a运动,轨迹是圆B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小B例与练11)圆半径r2)周期T小结:带电粒子在匀强磁场中的运动2vqvBmr=2rTvp=半径r跟速率v成正比.周期T跟圆半径r和速率v均无关.带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力例题.一个质量为m、电荷量为q的粒子,从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为零,然后经过S3沿着与磁场垂直的方

6、向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上.(1)求粒子进入磁场时的速率(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径二、质谱仪(1)质谱仪：用来分析各种元素的同位素并测量其质量及含量百分比的仪器．(2)构造：如下图所示，主要由以下几部分组成：①带电粒子注射器②加速电场(U)③速度选择器(B1、E)④偏转磁场(B2)⑤照相底片二.质谱仪偏转：质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。现在质谱仪已经是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的

7、重要工具。圆心一定在与速度方向垂直的直线上1)可以通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线,交点就是轨迹的圆心带电粒子做匀速圆周运动圆心的确定2)可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其连线的中垂线,交点就是圆弧的圆心1、找圆心：2、定半径：3、定时间：注意：θ用弧度表示利用F⊥v利用弦的中垂线带电粒子在匀强磁场中的运动几何法求半径向心力公式求半径入射角300时入射角1500时如图所示,一束电子(电量为e)以速度V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场,穿透磁场时的速度与

8、电子原来的入射方向的夹角为300.求:(1)电子的质量m(2)电子在磁场中的运动时间tdBeθv课堂练习加速器问题1：用什么方法可以加速带电粒子?利用加速电场可以加速带电粒子+U+++问题2：要使一个带正电粒子获得更大的速度(能量)?采用多个电场,使带电粒子多级加速采用上图进行多级加速,真的可行吗?有什么问题?如何改进?斯坦福大学的加速器直线加速器占地太大，能不能让它小一点？1932年,美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器，从而使人类在获得具有较高能量的粒