3.6带电粒子在匀强磁场中的运动(第1课时)

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⊥VF⊥B3、大小：F洛=qVBsinθV⊥BF洛=qVBV∥BF洛=04、特点：洛伦兹力只改变速度的方向;洛伦兹力对运动电荷不做功.第三章磁场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兹力小得多,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的运动状态?问题2:带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态?匀速直线运动1)带电粒子仅在洛伦兹力的作用下,粒子的速度大小有没有变化?2)洛伦兹力如何变化?匀速圆周运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、理论推导因为带电粒子的初速度和所受洛伦兹力的方向都在跟磁场方向垂直的平面内,没有任何作用使粒子离开这个平面.垂直磁场轨迹平面带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、理论推导因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以粒子的速度方向改变.时刻改变速度方向因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以粒子的速度大小不变.不变速度大小因为带电粒子受到一个大小不变，方向总与粒子运动方向垂直的力，因此带电粒子做匀速圆周运动，其向心力就是洛伦兹力.圆运动轨迹因为速度方向改变,所以洛伦兹力方向也改变.时刻改变受力方向因为速度大小不变,所以洛伦兹力大小也不变.不变受力大小轨迹平面与磁场垂直因为带电粒子的初速度和所受洛伦兹力的方向都在跟磁场方向垂直的平面内,没有任何作用使粒子离开这个平面速度大小不变因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以粒子的速度大小不变速度方向时刻改变因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以速度方向改变受力大小不变因为速度大小不变,所以洛伦兹力大小也不变受力方向时刻改变因为速度方向改变,所以洛伦兹力方向也改变运动轨迹圆因为带电粒子受到一个大小不变，方向总与粒子运动方向垂直的力，因此带电粒子做匀速圆周运动，其向心力就是洛伦兹力带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态一、带电粒子在匀强磁场中的运动Fv++一、带电粒子在匀强磁场中的运动工作原理: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亮光,显示出电子的径迹③励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心连线的匀强磁场②加速电场：作用是改变电子束出射的速度①电子枪：射出电子构造:1)洛伦兹力演示仪2、实验验证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2)实验演示一、带电粒子在匀强磁场中的运动2、实验验证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2、实验验证3)实验结论问题:推导质量为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的表达式?一、带电粒子在匀强磁场中的运动3、运动规律1)圆半径r2)周期T一、带电粒子在匀强磁场中的运动3、运动规律2vqvBmr=2rTvp=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.qBmvr=qBmTp2=带电粒子在汽泡室运动径迹的照片.有的粒子运动过程中能量降低,速度减小,径迹就呈螺旋形.vabI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B例与练11)圆半径r2)周期T小结:带电粒子在匀强磁场中的运动2vqvBmr=2rTvp=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.qBmvr=qBmTp2=带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力