幻灯片 16 带电粒子在匀强磁场中的运动 ---- 幻灯片 21.理解洛伦兹力对粒子不做功. 2.理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动. 3.会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们与哪些因素有关. 4.了解回旋加速器.质谱仪的工作原理. ---- 幻灯片 31.你对洛伦兹力有哪些了解？ 大小：F＝qvBsinα（α是v与B间的夹角） 方向：用左手定则判断 对运动电荷永不做功：因为F 始终垂直于v 2.你还记得下列公式吗？ 复习 v v ---- 幻灯片 4磁场中的带电粒子一般可分为两类： (1)带电的基本粒子：如电子、质子、α粒子、正负离子等.这些粒子所受重力和洛伦磁力相比小得多，除非有说明或明确的暗示，一般都不考虑重力的影响（但并不能忽略质量）. (2)带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等.除非有说明或明确的暗示，一般都考虑重力作用. 3.某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定. ---- 幻灯片 5一、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后的运动状态？ （重力不计） 问题1： 问题2： 带电粒子垂直射入匀强磁场后的运动状态？ （重力不计） 匀速直线运动 1.理论推导 匀速圆周运动 ---- 幻灯片 6（1）洛伦兹力的方向与速度方向的关系 （2）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率变化吗？能量呢？ （3）洛伦兹力如何变化？ （4）根据上面的分析，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 不变 大小不变，方向在不断变化 匀速圆周运动 不变 ---- 幻灯片 7带电粒子在磁场中的运动 ---- 幻灯片 8（1）洛伦兹力演示仪 加速电压选择挡 ③励磁线圈（亥姆霍兹线圈）：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：改变电子束射出的速度. ①电子枪：射出电子. 2.实验验证 ---- 幻灯片 9（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. 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. ---- 幻灯片 10洛伦兹力演示仪 ---- 幻灯片 11（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，粒子射入的速度增大，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. ---- 幻灯片 12格雷塞尔气泡室显示的带电粒子在匀强磁场中的运动径迹 ---- 幻灯片 13周期T与运动速度及运动半径无关. 二、圆周运动的半径、速率和周期 ---- 幻灯片 14圆周运动的半径 ---- 幻灯片 15圆周运动的周期 ---- 幻灯片 16正负电荷的圆周运动 ---- 幻灯片 17（1）已知入射方向和出射方向： θ v v 通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线,交点就是轨迹的圆心. 圆心 1.找圆心定半径 三、带电粒子在磁场中运动情况的研究 o r ---- 幻灯片 18（2）已知入射方向和出射点的位置： v 圆心 通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其连线的中垂线, 交点就是圆弧的圆心. ---- 幻灯片 19 α ① （α为圆心角，单位为度） ② （α为圆心角，单位为弧度） （2）时间关系： θ β （1）角度关系： ①圆心角：α ②偏向角：β ③弦切角：θ 2.定关系 ---- 幻灯片 20 利用带电粒子只受洛伦兹力时遵循的半径和周期公式列方程. 即： 3.列方程 ---- 幻灯片 21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的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是 ，穿透磁场的时间是 . ---- 幻灯片 22【解析】电子在磁场中运动，只受洛伦兹力作用，故其轨迹是圆弧的一部分，又因为F⊥v，故圆心在电子穿入和穿出磁场时受到的洛伦兹力指向的垂线的交点上，如图中的O点，由几何知识知，AB间圆心角θ＝30°，OB为半径. ∴r=d/sin30°=2d，又由r=mv/Be得m=2dBe/v 又∵AB圆心角是30°， ∴穿透时间t=T/12，故t=πd/3v. ---- 幻灯片 23临界问题 例2.长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是：（ ） A．使粒子的速度v5BqL/4m C．使粒子的速度v>BqL/m D．使粒子的速度BqL/4m
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