带电粒子在匀强磁场中运动讲.pptxVIP

带电粒子在匀强磁场中的运动 猜想与假设 洛伦兹力演示器 实验： ②励磁线圈：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 ①加速电场：作用是改变电子束出射的速度 判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向： 匀速直线运动 F F=0 一、 带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计） 匀速圆周运动 粒子运动方向与磁场有一夹角（大于0度小于90度）轨迹为螺线 + 一、带电粒子运动轨迹的半径 匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因素有关？ 思路: 带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。 可见r与速度V、磁感应强度B、粒子的比荷有关 例1：一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如下图所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)．从图中情况可以确定 A．粒子从a到b，带正电 B．粒子从a到b，带负电 C．粒子从b到a，带正电 D．粒子从b到a，带负电 C 2v T=2πm/eB 例 2、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂直于磁场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？ 两个电子同时回到原来的出发点 运动周期和电子的速率无关 轨道半径与粒子射入的速度成正比 v 两个电子轨道半径如何？ 二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期有何特征？ 可见同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关 回旋加速器就是根据这一特点设计的 例1．一个带负电粒子（质量为m，带电量为q），以速率v在磁感应强度为B的匀强磁场中做逆时针圆周运动（沿着纸面），则该匀强磁场的方向为垂直于纸面向里还是向外？粒子运转所形成的环形电流的大小为多大？ v F=qvB 匀强磁场的方向为垂直于纸面向外 I=q/t I=q/T T=2π（mv/qB）/v I=q/T=q2B/2πm 1. 一束带电粒子以同一速度，并从同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的轨迹如图所示.粒子q1的轨迹半径为r1，粒子q2的轨迹半径为r2，且r2＝2r1，q1、q2分别是它们的带电量.则 q1 带___电、q2带____电，荷质比之比为 q1/m1 : q2/m2 ＝ ___________. 2:1 正 负 解: r=mv/qB ∴q/m=v/Br∝1/r ∴q 1/m1 : q2 /m2 = r2/r1 = 2:1 返回 2. 如图所示，水平导线中有稳恒电流通过，导线正下方电子初速度方向与电流方向相同，其后电子将 ( )  (A)沿a运动，轨迹为圆； (B)沿a运动，曲率半径越来越小； (C)沿a运动，曲率半径越来越大； (D)沿b运动，曲率半径越来越小. C 3. 质子和氘核经同一电压加速，垂直进入匀强磁场中，则质子和氘核的动能E1、E2，轨道半径r1、r2的关系是 ( ) (A)E1＝E2，r1＝r2； (B)E1＝E2，r1＜r2； (C)E1＝E2，r1＞r2； (D)E1＜E2，r1＜r2. B 返回 带电粒子在无界匀强磁场中的运动 F洛=0 匀速直线运动 F洛=Bqv 匀速圆周运动 F洛=Bqv⊥ 等距螺旋（0＜θ＜90°） 在只有洛仑兹力的作用下 带电粒子在磁场中运动情况研究 1、找圆心：方法 2、定半径： 3、确定运动时间： 注意：θ用弧度表示 1、物理方法： 作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。 2、物理和几何方法： 作出带电粒子在磁场中某个位置所受洛仑兹力，沿其方向的延长线与圆周上两点连线的中垂线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。 3、几何方法： ①圆周上任意两点连线的中垂线过圆心②圆周上两条切线夹角的平分线过圆心③过切点作切线的垂线过圆心 30° 1.圆心在哪里? 2.轨迹半径是多少? O B v 例3： r=d/sin 30o =2d r=mv/qB t=（ 30o /360o）T= T/12 T=2 πm/qB T=2 πr/v 小结： r t/T= 30o /360o A =30° v qvB=mv2/r t=T/12= πm/6qB 3、偏转角=圆心角 1、两洛伦兹力的交点即圆心 2、偏转角：初末速度的夹角。 4.穿透磁场的时间如何求？ 3、圆心角θ =? θ f f 1.如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质量m、电量q、若它以速度v沿与虚线成300、600、900、1200、1500、1800角分别射入，请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其在磁场中运动的时间。 有界磁场问题： 入射角300时 入射角15