第六节带电粒子在匀强磁场中的运动演示文稿

第六节带电粒子在匀强磁场中的运动演示文稿当前第1页\共有18页\编于星期六\17点优选第六节带电粒子在匀强磁场中的运动当前第2页\共有18页\编于星期六\17点一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、运动的轨迹：

问题1：带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？（重力不计）Bv

当v∥B时f=0

（电荷不受洛仑兹力作用）带电粒子做：匀速直线运动。当前第3页\共有18页\编于星期六\17点一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、运动的轨迹：

问题2：带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？（重力不计）①速度V垂直于磁场B②只受洛伦兹力0vf带电粒子做：匀速圆周运动。当前第4页\共有18页\编于星期六\17点演示：①洛伦兹力演示仪

工作原理：由电子枪发出的电子射线可以使管的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹。

两个平行的通电环形线圈可产生沿轴线方向的匀强磁场。当前第5页\共有18页\编于星期六\17点②观察实验：

不加磁场：电子束径迹是直线带电粒子在匀强用场中运动轨迹

加磁场：电子束径迹是圆周。（洛伦兹力提供向心力）

B变大、V定：电子束径迹半径变小

B定、V变大：电子束径迹半径变大当前第6页\共有18页\编于星期六\17点2、轨道半径和周期……

思考与讨：一带电量为－q，质量为m，速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r和周期T为多大？（1）轨道半径（如何推导？）0vf洛伦兹力提供向心力：

vBqf=洛rvm2=r=mvqB半径：

在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，轨道半径跟运动速率成正比。当前第7页\共有18页\编于星期六\17点2、轨道半径和周期……

思考与讨：一带电量为－q，质量为m，速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r和周期T为多大？（2）周期（如何推导？）0vfqBmvrTpp22==r=mvqB半径：

周期跟轨道半径和运动速率均无关。周期:当前第8页\共有18页\编于星期六\17点

【例题1】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？-ev2v-eBT=2πm/eB运动周期和电子的速率无关，两个电子同时回到原来的出发点。两个电子轨道半径如何？轨道半径与粒子射入的速度成正比。当前第9页\共有18页\编于星期六\17点

【习题1】同一种带电粒子以不同的速度垂直磁场边界、垂直磁感线射入匀强磁场中，其运动轨迹如图所示，则可知：（1）带电粒子进入磁场的速度值有几个？（2）这些速度大小关系如何？（3）三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用的时间关系如何？O123V解析：因r3>r2>r1（1）3个（2）v1<v2<v3r=mvqB半径：qBmvrTpp22==（3）t1=t2=t3当前第10页\共有18页\编于星期六\17点

【习题2】如图所示，在加有匀强磁场的区域中，一垂直于磁场方向射入的带电粒子，其间通过绝缘板，（无电量损失）轨迹如图所示，从图中可以看出：（）

A．带电粒子带正电，是从B点射入的

B．带电粒子带负电，是从B点射入的

C．带电粒子带负电，是从A点射入的

D．带电粒子带正电，是从A点射入的BAr=mvqB半径：

带电粒子穿过绝缘板后动能减少，速度减小。由

半径必减小，故粒子从右向左运动。C周期有无变化？当前第11页\共有18页\编于星期六\17点

【例题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。（重力不计）（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。mqUvqUmv2212==22qBmUqBmvr==测量带电粒子的质量或比荷分析同位素当前第12页\共有18页\编于星期六\17点本节小结:

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件？◆.条件：①.粒子只受洛伦兹力;②.粒子的v⊥BB——匀强磁场.BV

q>0F洛Rq<0◆.特征方程：------洛伦兹力提供向心力.vBqf=洛Rvm2=R=mvqB半径：周期:qBmvRTpp22==★.T与v、R无关.当前第13页\共有18页\编于星期六\17点☆．带电粒子做圆周运动的分析方法

——圆心的确定……

（１）已知入射方向和出射方向，可以通过入射点和出射点分别作垂直与入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心。V0PMOV当前第14页\共有18页\编于星期六\17点

【例题3】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的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来射入方向的夹角是30º，则电子的质量是多大？穿透磁场的时间是多少?30ºBd0rr300当前第15页\共有18页\编于星期六\17点

变化1：在上题中若电子的电量e，质量m，磁感应强度B及宽度d已知，若要求电子不从右边界穿出，则初速度V0有什么要求？Be

v0dB小结：临界问题的分析方法

1、理解轨迹的变化（从小到大）

2、找临界状态：（切线夹角平分线找圆心）当前第16页\共有18页\