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《带电粒子在匀强磁场中的运动（用）解析课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、3.6带电粒子在匀强磁场中的运动1、匀速直线运动。F=qvBF=02、?猜想：匀速圆周运动。问题1:带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态?问题2:带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态?-Bv+v×××××××××××××××××××××××××B一、带电粒子在匀强磁场中的运动励磁线圈电子枪磁场强弱选择挡加速电压选择挡洛伦兹力演示器作用是改变电子束出射的速度作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场一、带电粒子在匀强磁场中的运动实验演示工作原理: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③励磁线圈
2、:作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场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:洛伦兹力演示仪一、带电粒子在匀强磁场中的运动实验演示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)保持初射电子的速度不变,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实验演示2、沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,在匀强磁场中做圆周运动实验结论:一、带电粒子在匀强磁场中的运动3、磁场强度不变,粒子射入的速度增加,轨道半径也增大4、粒
3、子射入速度不变,磁场强度增大,轨道半径减小1、不加磁场时，带电粒子做匀速直线运动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，加之洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。轨迹平面与磁场垂直因为带电粒子的初速度和所受洛伦兹力的方向都在跟磁场方向垂直的平面内,没有任何作用使粒子离开这个平面速度大
4、小不变因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以粒子的速度大小不变速度方向时刻改变因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以速度方向改变受力大小不变因为速度大小不变,所以洛伦兹力大小也不变受力方向时刻改变因为速度方向改变,所以洛伦兹力方向也改变运动轨迹圆因为带电粒子受到一个大小不变，方向总与粒子运动方向垂直的力，因此带电粒子做匀速圆周运动，其向心力就是洛伦兹力一、带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态1）圆周运动的半径2）圆周运动的周期问题3：推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径r和运动周期T,与粒子的速
5、度v和磁场的强度B的关系表达式一、带电粒子在匀强磁场中的运动在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子,轨道半径跟运动速率成正比;周期跟轨道半径和运动速率均无关OrovFm,qB如图中,水平导线中有电流I通过,导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同,则电子将（）课堂练习vabIA.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图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B.一带电粒子从平板上的狭缝O
6、处以垂直于平板上的初速度v射入磁场区域,最后到达平板上的P点,已知B、v以及P到O的距离L,不计重力,求此粒子的电荷量q与质量m之比.课堂练习OPBMNL二、质谱仪一个质量为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沿着与磁场方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DAUS1S2S3B2．回旋加速器1．直线加速器三、回旋加速器两个中空的半圆金属盒，之间有一定的电势差，匀强磁场垂直于D形盒面。1、作用
7、：产生高速运动的粒子2、原理用磁场控制轨道、用电场进行加速+-+-~三、回旋加速器回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求：（1）粒子的回转周期是多大？（2）高频电极的周期为多大？（3）粒子的最大动能是多大？（4）粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比3、注意2)交变电场的往复变化周期和粒子的运动周期T相同,这样就可以保证粒子在每次经过交变电场时都被加速三、回旋加速器1)带电粒子在匀强磁场中的运动周期跟运动速率和轨道半径无关3)带电粒子每经电场加速
8、一次,回旋半径就增大一次,每次增加的动能为所以各次半径之比为4)带电粒子在回旋加速器中飞出的速度为美国费米实验室的回旋加速器直径长达2km,请你探究分析回旋加速器直径为什么要这样大？习题课带电粒子在有界磁场中的运动找圆心、求半径、算时
