高二物理帶電粒子在磁場中的運動 質(zhì)譜儀課件 人教版

五帶電粒子在磁場中的運動質(zhì)譜儀復(fù)習(xí)知識:1.帶電粒子在磁場中受洛倫茲力的計算公式？帶電粒子運動方向垂直于磁場方向，

，帶電粒子運動方向平行于磁場方向，。2.帶電粒子進入磁場時所受的洛倫茲力的方向？[問題]帶電粒子垂直磁場方向進入勻強磁場時會做什么運動呢？今天我們帶著這個問題來學(xué)習(xí)第五節(jié)的內(nèi)容。新課問題討論：1、帶電粒子的軌跡在哪個方位？2、速度如何變化？3、受力如何變化？4、軌跡是什么形狀?v＋軌跡平面與磁場垂直因為帶電粒子的初速度和所受洛倫茲力的方向都在跟磁場方向垂直的平面內(nèi)，沒有任何作用使粒子離開這個平面速度大小不變因為洛倫茲力總是跟粒子的運動方向垂直,所以洛倫茲力不對粒子做功，粒子的速度大小不變速度方向時刻改變因為洛倫茲力總是跟粒子的運動方向垂直，所以速度方向改變受力大小不變因為速度大小不變,所以洛倫茲力大小也不變受力方向時刻改變因為速度方向改變，所以洛倫茲力方向也改變軌跡形狀圓因為帶電粒子受到一個大小不變，方向總與粒子運動方向垂直的力，因此帶電粒子做勻速圓周運動，其向心力就是洛倫茲力演示實驗：帶電粒子在磁場中的運動軌跡演示儀器：洛倫茲力演示儀工作原理：由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管的低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光，顯示出電子的徑跡。兩個平行的通電環(huán)形線圈可產(chǎn)生沿軸線方向的勻強磁場結(jié)論：帶電粒子垂直進入磁場中，粒子在垂直磁場方向的平面內(nèi)做勻速圓周運動，此洛倫茲力不做功。問題：一帶電量為q，質(zhì)量為m，速度為v的帶電粒子垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，其半徑r和周期T為多大？實驗現(xiàn)象：在暗室中可以清楚地看到，在沒有磁場作用時，電子的徑跡是直線；在管外加上勻強磁場，電子的徑跡變彎曲成圓形。推導(dǎo):粒子做勻速圓周運動所需的向心力

是由粒子所受的洛倫茲力提供的,所以說明:1、軌道半徑和粒子的運動速率成正比。2、帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期和運動速率無關(guān)。例題2：如圖所示，一束帶正電的相同的粒子垂直磁場邊界自O(shè)點射入勻強磁場中后分成了3束，其運動軌跡如圖，粒子運動方向與磁場方向垂直，不計粒子的重力作用，已知OA=OC/2=OD/3，則這三束粒子的速率之比︰︰=＿＿＿＿＿例題3：如圖所示是以相同的速度v垂直射入勻強磁場的部分運動軌跡，則1、2、3分別表示的是＿＿＿＿＿的運動軌跡，它們的運動半徑之比是＿＿＿＿。例4:一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子，從容器A下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場。 然后讓粒子垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中做勻速圓周運動，最后打到照相底片D上（如圖所示）。求：（1）粒子進入磁場時的速率；（2）粒子在磁場中運動的軌道半徑。質(zhì)譜儀介紹：質(zhì)譜儀是由湯姆生的學(xué)生阿斯頓設(shè)計的。他用質(zhì)譜儀首先得到了氖-20和氖-22的質(zhì)譜線，證實了同位素的存在。用途：經(jīng)過多次改進，質(zhì)譜儀已經(jīng)成了一種十分精密的儀器，是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。練習(xí)題：1、勻強磁場中，有兩個電子分別以速率v和2v沿垂直于磁場方向運動，哪個電子先回到原來的出發(fā)點？[解］因為電子在勻強磁場中的運動周期和電子的速率無關(guān)，所以兩個電子同時回到原來的出發(fā)點。2、質(zhì)子和一價鈉離子分別垂直進入同一勻強磁場中做勻速圓周運動，如果它們的圓運動半徑恰好相等，這說明它們在剛進入磁場時（）A、速率相等B、動量大小相等C、動能相等D、質(zhì)量相等[解]B討論：在勻強磁場中如果帶電粒子的運動方向不和磁感應(yīng)強度方向垂直，它的運動軌跡是什么樣的曲線？小結(jié)：本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了：1、洛倫茲力對帶電粒子不做功。2、帶電粒子的初速度方向和磁感應(yīng)強度的方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。3、會