2020高二物理磁場對運動電荷的作用力-ppt課件

1、12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期1)帶電粒子僅在洛倫茲力的作用下帶電粒子僅在洛倫茲力的作用下,粒子的速度大小有沒有變化粒子的速度大小有沒有變化?2)洛倫茲力如何變化洛倫茲力如何變化?一、帶電粒子在勻強磁場中的運動一、帶電粒子在勻強磁場中的運動問題問題1:帶電粒子平行射入勻強磁場帶電粒子平行射入勻強磁場的運動狀態(tài)的運動狀態(tài)?問題問題2:帶電粒子垂直射入勻強磁場帶電粒子垂直射入勻強磁場的運動狀態(tài)的運動狀態(tài)?勻速直線運動勻速直線運動勻速圓周運動勻速圓周運動12/8/20

2、21湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期軌跡軌跡平面平面帶電粒子垂直射入勻強磁場的運帶電粒子垂直射入勻強磁場的運動狀態(tài)動狀態(tài)因為帶電粒子的初速因為帶電粒子的初速度和所受洛倫茲力的方向度和所受洛倫茲力的方向都在跟磁場方向垂直的平都在跟磁場方向垂直的平面內(nèi)，沒有任何作用使粒面內(nèi)，沒有任何作用使粒子離開這個平面子離開這個平面與磁場與磁場垂直垂直12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期因為洛倫茲力總是跟因為洛倫茲力總是跟粒子的運動方向垂直，所粒子的運動方向垂直，所以速度方向改變以速度方向改變時辰時辰改動改動速度速度方向方向因為洛倫茲

3、力總是跟因為洛倫茲力總是跟粒子的運動方向垂直，所粒子的運動方向垂直，所以粒子的速度大小不變以粒子的速度大小不變不變不變速度速度大小大小12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期圓圓運動運動軌跡軌跡因為速度方向改變，所以因為速度方向改變，所以洛倫茲力方向也改變洛倫茲力方向也改變時辰時辰改動改動受力受力方向方向因為速度大小不變，所以因為速度大小不變，所以洛倫茲力大小也不變洛倫茲力大小也不變不變不變受力受力大小大小因為帶電粒子受到一個大因為帶電粒子受到一個大小不變，方向總與粒子運小不變，方向總與粒子運動方向垂直的力，因此帶動方向垂直的力，因此帶電粒子做勻速圓周

4、運動，電粒子做勻速圓周運動，其向心力就是洛倫茲力其向心力就是洛倫茲力12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期一、帶電粒子在勻強磁場中的運動一、帶電粒子在勻強磁場中的運動實驗演示實驗演示工作原理工作原理: :由電子槍發(fā)出的電子射線由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管的低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光可以使管的低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光, ,顯示顯示出電子的徑跡出電子的徑跡勵磁線圈勵磁線圈: :作用是能在兩線圈之間產(chǎn)生平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磁場行于兩線圈中心的連線的勻強磁場加速電場：作用是改變電子束出射的速度加速電場：作用是改變電子束出射的速度電

5、子槍：射出電子電子槍：射出電子構造構造:12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期一、帶電粒子在勻強磁場中的運動一、帶電粒子在勻強磁場中的運動實驗演示實驗演示1)不加磁場時觀察電子束的徑跡不加磁場時觀察電子束的徑跡2)給勵磁線圈通電給勵磁線圈通電,觀察電子束的徑跡觀察電子束的徑跡3)保持初射電子的速度不變保持初射電子的速度不變,改變磁感應改變磁感應 強度強度,觀察電子束徑跡的變化觀察電子束徑跡的變化4)保持磁感應強度不變保持磁感應強度不變,改變出射電子的改變出射電子的 速度速度,觀察電子束徑跡的變化觀察電子束徑跡的變化12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學

6、校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期1.沿著與磁場垂直的方向射入磁場的沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子帶電粒子,在勻強磁場中做勻速圓周運動在勻強磁場中做勻速圓周運動實驗結論實驗結論:一、帶電粒子在勻強磁場中的運動一、帶電粒子在勻強磁場中的運動3.磁場強度不變磁場強度不變,粒子射入的速度增加粒子射入的速度增加,軌道半徑也增大軌道半徑也增大4.粒子射入速度不變粒子射入速度不變,磁場強度增大磁場強度增大,軌道半徑減小軌道半徑減小2.洛倫茲力提供了帶電粒子做勻速圓洛倫茲力提供了帶電粒子做勻速圓周運動所需的向心力周運動所需的向心力12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校

7、制作062008年下學期1圓周運動的半徑圓周運動的半徑問題問題3:推導粒子在勻強磁場中做勻推導粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的圓半徑速圓周運動的圓半徑r和運動周期和運動周期T,與粒與粒子的速度子的速度v和磁場的強度和磁場的強度B的關系表達式的關系表達式RvmqvB2 qBmvR 一、帶電粒子在勻強磁場中的運動一、帶電粒子在勻強磁場中的運動12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期2圓周運動的周期圓周運動的周期vRT 2 qBmT 2 在勻強磁場中做勻速圓周運動在勻強磁場中做勻速圓周運動的帶電粒子的帶電粒子, ,軌道半徑跟運動速率成軌道半徑跟運動速率成正比

8、正比; ;周期跟軌道半徑和運動速率均周期跟軌道半徑和運動速率均無關無關12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期A.沿路徑沿路徑a運動運動,軌跡是圓軌跡是圓B.沿路徑沿路徑a運動運動,軌跡半徑軌跡半徑越來越大越來越大C.沿路徑沿路徑a運動運動,軌跡半徑越來越小軌跡半徑越來越小D.沿路徑沿路徑b運動運動,軌跡半徑越來越小軌跡半徑越來越小如圖中如圖中,水平導線中有電流水平導線中有電流I通過通過,導線導線正下方的電子初速度的方向與電流正下方的電子初速度的方向與電流I的方的方向相同向相同,則電子將則電子將( )課堂練習課堂練習vabIB12/8/2021湖南長郡

9、衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期A.從兩孔射出的電子速率之比是從兩孔射出的電子速率之比是Vc:Vd=2:1B.從兩孔射出的電子在容器從兩孔射出的電子在容器中運動所用的時間之比是中運動所用的時間之比是tc:td=1:2C.從兩孔射出的電子在容器從兩孔射出的電子在容器中加速度之比是中加速度之比是ac:ad=2:1D.從兩孔射出的電子在容器從兩孔射出的電子在容器中運動的加速度之比是中運動的加速度之比是ac:ad=2:1如下圖，正方形容器處在勻強磁場中，一束電如下圖，正方形容器處在勻強磁場中，一束電子從孔子從孔a垂直于磁場沿垂直于磁場沿ab方向射入容器中，其中一方向射入容器中，

10、其中一部分從部分從c孔射出，一部分從孔射出，一部分從d孔射出，容器處在真空孔射出，容器處在真空中，下列說法正確的是（中，下列說法正確的是（ ）課堂練習課堂練習ABDvoabcd12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期課課 堂堂 練練 習習OPBMNL圖中圖中MN表示真空室中垂直于紙面的平板表示真空室中垂直于紙面的平板,它的一側(cè)有勻強磁場它的一側(cè)有勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向磁場方向垂直于紙面向里里,磁感應強度大小為磁感應強度大小為B.一帶電粒子從平板上一帶電粒子從平板上的狹縫的狹縫O處以垂直于平板上的初速度處以垂直于平板上的初速度v射入磁射入磁場區(qū)域

11、場區(qū)域,最后到達平板上的最后到達平板上的P點點,已知已知B、v以及以及P到到O的距離的距離L,不計重力不計重力,求此粒子的電荷量求此粒子的電荷量q與與質(zhì)量質(zhì)量m之比之比.12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期二、質(zhì)譜儀二、質(zhì)譜儀DAUS1S2S3BqmUBr21 mqBUr/2 一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q的粒子的粒子,從容器從容器下方的小孔下方的小孔S1飄入電勢差為飄入電勢差為U的加速電場的加速電場,其初其初速度幾乎為零速度幾乎為零,然后經(jīng)過然后經(jīng)過S3沿著與磁場方向進沿著與磁場方向進入磁感應強度為入磁感應強度為B的勻強磁場中的勻強磁場中,最后打到照相最后打到照相底片底片D上上.(1)求粒子進入磁場時的速率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求粒子在磁場中運動的軌道半徑12/8/2021湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作062008年下學期二、質(zhì)譜儀二、質(zhì)譜儀DAUS1S2S3BqmUBr21 mqBUr/2 一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q的粒子的粒子,從容器從容器下方的小孔下方的小孔S1飄入電勢差為飄入電勢差為U的加速電場的加速電場,其初其初速度幾乎為零速度幾乎為零,然后經(jīng)過然后經(jīng)過S3沿著與磁場方向進沿著與磁場方向進入磁感應強度為入磁感