高中物理带电粒子在匀强磁场中的运动课件新人教版选修

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1、6带电粒子在匀强磁场中的运动1.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.1.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v2.你还记得下列公式吗？vBBB复习vv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

2、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.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（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

3、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亥姆霍兹线圈电子枪磁场强弱选择挡（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（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

4、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.洛伦兹力演示仪（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.周期T与运动速度及运动半径无关.二、圆周运动的半径、速率和周期圆周运动的半径正负电荷的圆周运动临界问题例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

5、，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/4mC．使粒子的速度v>BqL/mD．使粒子的速度BqL/4m

6、回旋加速器P1P2P3P4P5P6～粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同正负粒子对撞机回旋加速器的原理分析（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.（4）带电粒子的最终能量当带电粒子的速度最大时，其在磁场中的转动半径也最大，由r=mv/qB

7、知道v=qBr/m.若D形盒的半径为R时，带电粒子的出射速度变为v=qBR/m.所以，带电粒子的最终动能为所以，要提高加速粒子的最终能量，就应该尽可能的加大B的强度和D形盒的半径R.可知，增强B和增大R可提高加速粒子的最终能量，与加速电压高低无关．解析：加速电压越高，带电粒子每次加速的动能增量越大，回旋半径也增加越多，导致带电粒子在D形盒中的回旋次数越少；反之，加速电压越低，粒子在D形盒中回旋的次数越多，可见加速电压的高低只影响带电粒子加速的总次数，并不影响射出时的速度和相应的动能，由例3.为什么带电粒子

8、经回旋加速器加速后的最终能量与加速电压无关？vabI1.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()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B2.如图所示，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从孔a垂直于磁场沿ab方向射入容器中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，容器处在真空中，下列说法正确的是