高三物理《带电粒子在匀强电场中的运动》课件一（14张）.pptVIP

第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动 第三章 磁场 复习： 1、洛伦兹力产生的条件？ 2、洛伦兹力的大小和方向如何确定？ 3、洛伦兹力有什么特点？ 射入匀强磁场中的带电粒子将做怎样的运动呢？ 思考： 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？ （重力不计） 问题1： 问题2： 带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？ （重力不计） 匀速直线运动 1、理论推导 （1） 时 ，洛伦兹力的方向与速度方向 （2）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率变化么？能量呢？ （3）洛伦兹力如何变化？ （4）从上面的分析，你认为垂直于匀强磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中的运动状态如何？ 垂直 理论推导 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 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，与粒子的速度v和磁场的强度B的关系表达式 1）、圆周运动的半径 2）、圆周运动的周期 2、实验验证 （1）洛伦兹力演示仪 ③励磁线圈（亥姆霍兹线圈）：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 （2）实验演示 a、不加磁场时观察电子束的径迹 b、给励磁线圈通电，观察电子束的径迹 c、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 d、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 （3）实验结论 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。 ②磁场强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径也增大。 ③粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小。 d B e θ v 例1、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t=? 提示:关键是画出匀速圆周运动的轨迹,利用几何知识找出圆心及相应的半径,从而找到圆弧所对应的圆心角 2dBe/v πd/3v 例2.一个质量为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 （一）、质谱仪质谱仪.swf 测量带电粒子的质量 分析同位素 二、实际应用 （二）、回旋加速器 1、作用：产生高速运动的粒子 2、原理回旋加速器的原理.asx 1）、两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。 2）、交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期。 3）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。 3、注意 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，对于一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的。 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。 3、由于狭义相对论的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。 例3.关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是( ) A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用 B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的 C、只有电场能对带电粒子起加速作用 D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动 C D