42帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)解析課件

1、1.定義：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力. 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).2.方向：左手定則. FV FB 3.大小：F洛=qVBsin VB F洛=qVB VB F洛=04.特點(diǎn)：洛倫茲力只改變速度的方向； 洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永不做功.復(fù)習(xí):磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力洛倫茲力.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)中的帶電體一般可分為兩類：1.帶電粒子： 如 電子、質(zhì)子、粒子、正負(fù)離子等. 這些粒子所受重力比洛侖磁力小得多，除有說(shuō)明或暗示外，一般都不考慮重力(但并不能忽略質(zhì)量).2.帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等. 除有說(shuō)明或暗示外，一般都考慮重力. 帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判定.問(wèn)題1

2、：帶電粒子平行射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，做何種運(yùn)動(dòng)?問(wèn)題2：帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，做何種運(yùn)動(dòng)?勻速直線運(yùn)動(dòng)1)帶電粒子僅在洛倫茲力的作用下，粒子的速度如何變化?2)洛倫茲力如何變化?帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1、理論推導(dǎo)洛倫茲力永不做功！洛倫茲力大小不變，方向改變！帶電粒子不受洛倫茲力.速度大小不變，方向時(shí)刻改變.F始終垂直于V!模擬洛倫茲力演示儀勵(lì)磁線圈電子槍加速電壓選擇擋一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證磁場(chǎng)強(qiáng)弱 選擇擋工作原理： 由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管內(nèi)的低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光，顯示出電子的徑跡.不加磁場(chǎng)時(shí)觀察電子束的徑跡.給勵(lì)磁線圈通電

3、，觀察電子束的徑跡.出射電子的速度不變，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，觀察電子束徑跡的變化.保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，改變出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化一.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程 沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng). 磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，粒子射入的速度增加，軌道半徑增大. 粒子射入速度不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，軌道半徑減小. 洛倫茲力提供帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力.一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論不計(jì)重力，洛倫茲力提供向心力. 質(zhì)量為m，電量為q，速度為v的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓半徑r和周期T如何?一.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

4、2)周期T半徑r跟速率v成正比.周期T跟圓半徑r和速率v均無(wú)關(guān).1)圓半徑r思考：如果帶點(diǎn)粒子以與磁場(chǎng)成一定的角度攝入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則粒子做什么運(yùn)動(dòng)？螺旋運(yùn)動(dòng)BV模擬BVV/V沿磁場(chǎng)方向: 直線運(yùn)動(dòng) 垂直磁場(chǎng)方向： 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 螺距如何？A.沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡是圓B.沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越大C.沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越小D.沿路徑b運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越小例1、如圖，水平導(dǎo)線中有電流I通過(guò)，導(dǎo)線正下方的電子初速度方向與電流I方向相同，則電子將( )VabIB注意：用弧度利用Fv利用弦的中垂線帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)4.幾何法求半徑5.由向心力公式列式，求解當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)的圓心角為

5、時(shí)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間為2.畫(huà)出粒子的軌跡圖.6.確定時(shí)間1.分析洛倫茲力方向.3.找圓心：例2、圖中MN表示真空中垂直于紙面的平板，它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B. 一帶電粒子從平板上的狹縫O處以垂直于平板上的初速度v射入磁場(chǎng)區(qū)域,最后到達(dá)平板上的P點(diǎn)，已知B、V以及P到O的距離L，不計(jì)重力. 求此粒子的電荷量q與質(zhì)量m之比q/m.0PBMNL2v/BL此類題的分析方法：1、明確對(duì)象，受力分析2、畫(huà)出軌跡圖3、找到圓心4、求半徑r5、據(jù)牛頓第二定律列方程.6、求解 1.如圖，一束電子(電量為e)以速度V垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，穿透磁場(chǎng)時(shí)的速度與電子

6、原來(lái)的入射方向的夾角為300.求：(1)電子的質(zhì)量m(2)電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間tdBev課 堂 練 習(xí)r0軌道半徑R=d/sin=2dr由牛頓第二定律： 2.一半徑為R的半圓形光滑絕緣滑軌置于垂直向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中.一帶電量+q，質(zhì)量m的小球在A點(diǎn)無(wú)初速釋放，沿滑軌運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中.求：小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)滑軌的壓力.(設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程小球不離開(kāi)軌道) 3如圖所示，x軸上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).有兩個(gè)質(zhì)量相同，電荷量也相同的帶正、負(fù)電的離子（不計(jì)重力），以相同速度從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)中，射入方向與x軸均夾角.則正、負(fù)離子在磁場(chǎng)中 （ ）A.運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 B.運(yùn)動(dòng)軌道半徑相同C.重新回到x軸時(shí)速度大小

7、和方向均相同 D.重新回到x軸時(shí)距O點(diǎn)的距離相同 BCD帶電粒子在半有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 注意運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)稱性 4.如圖，一帶正電粒子質(zhì)量為m，帶電量為q，從隔板ab上一個(gè)小孔P處與隔板成45角垂直于磁感線射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，粒子初速度大小為v，則：(1)粒子經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間再次到達(dá)隔板？(2)到達(dá)點(diǎn)與P點(diǎn)相距多遠(yuǎn)?(不計(jì)粒子的重力)abPv注意：軌跡的對(duì)稱性！思考：粒子帶負(fù)電荷呢？A.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中 運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比是tc：td=1：2C.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的加速度之比是ac：ad=2：1D.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的

8、加速度之比是ac：ad=2：1 voabcd5、正方形容器處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一束電子從孔a垂直于磁場(chǎng)沿ab方向射入容器中，其中一部分從c孔射出，一部分從d孔射出.則：ABD運(yùn)動(dòng)時(shí)間計(jì)算方法運(yùn)動(dòng)時(shí)間計(jì)算方法帶電粒子在半有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 6、一個(gè)負(fù)離子，質(zhì)量為m，電量為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)過(guò)小孔O射入存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)的真空室中，如圖.磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與離子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，并垂直于紙面向里.pO V(1)求離子回到屏S時(shí)的位置與O點(diǎn)的距離. (2)如果離子進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)過(guò)時(shí)間t到達(dá)位置P.證明:直線OP與離子入射方向之間的夾角跟t的關(guān)系是 S注意運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)稱性 7、一個(gè)質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子

9、從x軸上的P（a，0）點(diǎn)以速度v，沿與x正方向成60的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并恰好垂直于y軸射出第一象限。求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和射出點(diǎn)的坐標(biāo)。 【例】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m、電量為e的電子，從P點(diǎn)正對(duì)著圓心O以速度V 射入半徑為r的絕緣圓筒中。圓筒內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。電子從Q射出，求電子磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與射入時(shí)相比的偏角.明確速度-分析受力-畫(huà)出軌跡-找到圓心-作出半徑.rP注意軌跡的對(duì)稱性，射出線的反向延長(zhǎng)線必過(guò)磁場(chǎng)圓的圓心.0VRR軌道半徑R洛倫茲力提供向心力偏角：帶電粒子在圓形磁場(chǎng)里運(yùn)動(dòng)注意運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)稱性 8、在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁

10、場(chǎng)，一個(gè)電子從M點(diǎn)沿半徑方向以速度v0射入，從N點(diǎn)射出時(shí)的速度方向偏轉(zhuǎn)了60，如圖則電子從M到N運(yùn)行的時(shí)間是（ ） A. B. C. D. 9、長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖，磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，板間距離也為L(zhǎng),板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁場(chǎng)以速度v平行極板射入磁場(chǎng)，欲使粒子不打在極板上，則粒子入射速度v應(yīng)滿足什么條件?+qmvLLB帶電粒子運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題 10、如圖，真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.60T，磁場(chǎng)內(nèi)有一塊平面感光板ab，板面與磁場(chǎng)方向平行，在距ab的距離L=16cm處，有一個(gè)點(diǎn)狀的放射源S，它向各個(gè)方向發(fā)射阿發(fā)粒子，粒子的速度都是v=3.0106m/s，已知粒子的電荷與質(zhì)量之比5.0107C/kg，現(xiàn)只考慮在圖紙平面中運(yùn)動(dòng)的a粒子，