《帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》 參考課件1

§1.3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)判斷下圖中帶電粒子（電量q）所受洛倫茲力的大小和方向：若不計(jì)粒子的重力，它們分別做什么運(yùn)動(dòng)？VFFVFV【做一做】勵(lì)磁線圈電子槍加速電壓選擇擋帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑、周期與哪些因素有關(guān)？如何確定圓心？?jī)呻娮臃謩e以v、2V的速度從同一點(diǎn)垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)飛入，它們會(huì)同時(shí)回到原位置嗎？—VqB【思考與討論】O××××××××××××××××qvBv運(yùn)動(dòng)軌跡（不計(jì)重力）（1）當(dāng)v∥B時(shí)，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（2）當(dāng)v⊥B時(shí)，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（3）當(dāng)v與B既不平行也不垂直時(shí)，帶電粒子做螺旋運(yùn)動(dòng)。1）半徑r2）周期T當(dāng)速度與磁場(chǎng)互成θ角度時(shí)，受到的洛倫茲力多大？什么方向？粒子做什么運(yùn)動(dòng)？θ洛倫茲力對(duì)電荷永不做功！帶電粒子在汽泡室運(yùn)動(dòng)徑跡的照片。有的粒子運(yùn)動(dòng)過程中能量降低，速度減小，徑跡就呈螺旋形。一個(gè)質(zhì)量為1.67×10-27kg、電荷量為1.6×10-19C的帶電粒子，以5×105m/s的初速度沿與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。求：（1）粒子所受的重力和洛倫茲力的大小之比；（2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；（3）粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期?！纠}】依據(jù)所給數(shù)據(jù)分別計(jì)算出帶電粒子所受的重力和洛倫茲力，就可求出所受重力與洛倫茲力之比。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受洛倫茲力并做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由此可以求出粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑及周期分析帶電粒子沿垂直電場(chǎng)或磁場(chǎng)射入場(chǎng)運(yùn)動(dòng)

電場(chǎng)

磁場(chǎng)受力特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)處理方法F=qE大小、方向不變的恒力F=qvB大小不變、F⊥v、不做功勻變速曲線運(yùn)動(dòng)變加速曲線運(yùn)動(dòng)同平拋運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)處理【比較】vabI如圖,水平導(dǎo)線中有電流I通過,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()A.沿路徑a運(yùn)動(dòng),軌跡是圓B.沿路徑a運(yùn)動(dòng),軌跡半徑越來越大C.沿路徑a運(yùn)動(dòng),軌跡半徑越來越小D.沿路徑b運(yùn)動(dòng),軌跡半徑越來越小B做一做CDBvα【例1】如圖所示，在B=9.1x10-4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，C、D是垂直于磁場(chǎng)方向的同一平面上的兩點(diǎn)，相距d=0.05m。在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電子經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速度方向與CD成α=300角，并與CD在同一平面內(nèi)，電子后來又經(jīng)過D點(diǎn)。(1)電子的速度大小是多少？(2)電子從C到D經(jīng)歷的時(shí)間是多少？(電子質(zhì)量me=9.1x10-31kg，電量e=1.6x10-19C)8.0x106m/s6.5x10-9s一、帶電粒子在無界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【例2】如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn)O以與MN成30°角的同樣速度v射入磁場(chǎng)（電子質(zhì)量為m，電荷為e），它們從磁場(chǎng)中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)？射出的時(shí)間差是多少？O二、帶電粒子在單邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)MNBv30oO1O2θ1θ2CD帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解題思路找圓心畫軌跡1、已知一點(diǎn)速度方向和另一點(diǎn)位置弦的垂直平分線與一直徑的交點(diǎn)為圓心v1ABO2、已知兩點(diǎn)速度方向兩洛倫茲力方向的延長(zhǎng)線交點(diǎn)為圓心v1Ov2AB定半徑幾何關(guān)系判斷【例】如圖所示，一束帶負(fù)電的粒子以速度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)中，穿透磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電子原來入射方向的夾角是30o，則此粒子的比荷是多少？穿透磁場(chǎng)的時(shí)間是多少？三、帶電粒子在雙邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)拓展1：已知B、q、m、d，要使粒子能從右邊界射出，粒子的速度應(yīng)滿足什么條件？拓展2：若粒子與左邊界成θ角射入呢？?jī)砂彘g（長(zhǎng)為L(zhǎng)，相距為L(zhǎng)）存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶負(fù)電粒子q、m以速度V0從方形磁場(chǎng)的中間射入，要求粒子最終飛出磁場(chǎng)區(qū)域，則B應(yīng)滿足什么要求？Bv0qmLL拓展【例4】電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，如圖所示。磁場(chǎng)方向垂直于圓面。磁場(chǎng)區(qū)的中心為O，半徑為r。當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過O點(diǎn)而打到屏幕的中心M點(diǎn)。為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場(chǎng)，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度θ，此時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少？四、帶電粒子在圓邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)aoo/許多速率不同的同種