4.2带电粒子在磁场中的运动第23课时).pptVIP

1.定义：磁场对运动电荷的作用力. 安培力是洛伦兹力的宏观表现. 2.方向：左手定则. F⊥V F⊥B 3.大小：F洛=qVBsinθ V⊥B F洛=qVB V∥B F洛=0 4.特点：洛伦兹力只改变速度的方向； 洛伦兹力对运动电荷永不做功. 2.一半径为R的半圆形光滑绝缘滑轨置于垂直向里的匀强磁场B中.一带电量+q，质量m的小球在A点无初速释放，沿滑轨运动．在运动过程中. 求：小球在最低点时对滑轨的压力.(设整个运动过程小球不离开轨道) * * 复习:磁场对运动电荷的作用力—洛伦兹力. 磁场中的带电体一般可分为两类： 1.带电粒子： 如 电子、质子、α粒子、正负离子等. 这些粒子所受重力比洛仑磁力小得多，除有说明或暗示外，一般都不考虑重力(但并不能忽略质量). 2.带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等. 除有说明或暗示外，一般都考虑重力. 带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定. 问题1：带电粒子平行射入匀强磁场，做何种运动? 问题2：带电粒子垂直射入匀强磁场，做何种运动? 匀速直线运动 1)带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速度如何变化? 2)洛伦兹力如何变化? 带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动. 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 1、理论推导 洛伦兹力永不做功！ 洛伦兹力大小不变，方向改变！ 带电粒子不受洛伦兹力. 速度大小不变，方向时刻改变. F始终垂直于V! 模拟 洛伦兹力演示仪 励磁线圈 电子枪 加速电压选择挡 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 2.实验验证 磁场强弱 选择挡 工作原理： 由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹 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.出射电子的速度不变，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 一.带电粒子在匀强磁场中的运动 2、实验验证过程 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. ③磁感应强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径增大. ④粒子射入速度不变，磁感应强度增大，轨道半径减小. ②洛伦兹力提供带电粒子做匀速圆周运动所需的向心力. 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 3)实验结论 不计重力，洛伦兹力提供向心力. 质量为m，电量为q，速度为v的粒子在匀强磁场B中做匀速圆周运动的圆半径r和周期T如何? 一.带电粒子在匀强磁场中的运动规律 2)周期T 半径r跟速率v成正比. 周期T跟圆半径r和速率v均无关. 1)圆半径r 思考：如果带点粒子以与磁场成一定的角度摄入匀强磁场，则粒子做什么运动？ 螺旋运动 B V 模拟 B V⊥ V// V 沿磁场方向: 直线运动 垂直磁场方向： 匀速圆周运动 螺距如何？ A.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 例1、如图，水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度方向与电流I方向相同，则电子将( ) V a b I B 注意：θ用弧度 利用F⊥v 利用弦的中垂线 带电粒子在匀强磁场中的运动 4.几何法求半径 5.由向心力公式列式，求解 当粒子运动的圆弧所对的圆心角为θ时，其运动时间为 2.画出粒子的轨迹图. 6.确定时间 1.分析洛伦兹力方向. 3.找圆心： 例2、图中MN表示真空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q/m. 0 P B M N L 2v/BL 此类题的分析方法： 1、明确对象，受力分析 2、画出轨迹图 3、找到圆心 4、求半径r 5、据牛顿第二定律列方程. 6、求解 1.如图，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 d B θ e