带电粒子在匀强磁场中的运动（带电粒子在匀强磁场中的运动（1）1. 洛伦兹力产生的条件？洛伦兹力产生的条件？2. 洛伦兹力的大小和方向如何确定？洛伦兹力的大小和方向如何确定？3. 洛伦兹力有什么特点？洛伦兹力有什么特点？思思 考：考：射入匀强磁场中的带电粒子将做怎样的射入匀强磁场中的带电粒子将做怎样的运动呢？运动呢？复习：复习：一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1. 理论推导理论推导问题问题1 1 带电粒子平行射入匀强磁场的运动状带电粒子平行射入匀强磁场的运动状 态？态？ （重力不计）（重力不计）一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1. 理论推导理论推导问题问题1 1 带电粒子平行射入匀强磁场的运动状带电粒子平行射入匀强磁场的运动状 态？态？ （重力不计）（重力不计）匀速直线运动匀速直线运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动问题问题2 带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状 态？态？ （重力不计）（重力不计）1. 理论推导理论推导问题问题1 1 带电粒子平行射入匀强磁场的运动状带电粒子平行射入匀强磁场的运动状 态？态？ （重力不计）（重力不计）匀速直线运动匀速直线运动（1）vB时时 ，洛伦兹力的方向与速度，洛伦兹力的方向与速度方向的关系？方向的关系？（1）vB时时 ，洛伦兹力的方向与速度，洛伦兹力的方向与速度方向的关系？方向的关系？ 垂直垂直（1）vB时时 ，洛伦兹力的方向与速度，洛伦兹力的方向与速度方向的关系？方向的关系？（2）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率变化么？能量呢？粒子的速率变化么？能量呢？ 垂直垂直（1）vB时时 ，洛伦兹力的方向与速度，洛伦兹力的方向与速度方向的关系？方向的关系？（2）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率变化么？能量呢？粒子的速率变化么？能量呢？ （3）洛伦兹力如何变化？）洛伦兹力如何变化？ 垂直垂直（1）vB时时 ，洛伦兹力的方向与速度，洛伦兹力的方向与速度方向的关系？方向的关系？（2）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率变化么？能量呢？粒子的速率变化么？能量呢？ （3）洛伦兹力如何变化？）洛伦兹力如何变化？（4）从上面的分析，你认为垂直于匀强）从上面的分析，你认为垂直于匀强磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中的磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中的运动状态如何？运动状态如何？垂直垂直一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1. 理论推导理论推导沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动匀速圆周运动。一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1. 理论推导理论推导沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动匀速圆周运动。问题问题3 3 推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运 动的圆半径动的圆半径r和运动周期和运动周期T，与粒子的，与粒子的 速度速度v和磁场的强度和磁场的强度B的关系表达式。的关系表达式。一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1. 理论推导理论推导（1）圆周运动的半径）圆周运动的半径（2）圆周运动的周期）圆周运动的周期（1）圆周运动的半径）圆周运动的半径（2）圆周运动的周期）圆周运动的周期（1）圆周运动的半径）圆周运动的半径（2）圆周运动的周期）圆周运动的周期（1）圆周运动的半径）圆周运动的半径（2）圆周运动的周期）圆周运动的周期加速电压加速电压选择挡选择挡亥姆霍亥姆霍兹线圈兹线圈电子枪电子枪磁场强弱磁场强弱选择挡选择挡2. 实验验证：实验验证：洛伦兹力演示器洛伦兹力演示器构造构造 电子枪：射出电子电子枪：射出电子加速电场：作用是改变电子束出射的速度加速电场：作用是改变电子束出射的速度励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平励磁线圈：作用是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行于两线圈中心的连线的匀强磁场（1） 洛伦兹力演示仪洛伦兹力演示仪（1） 洛伦兹力演示仪洛伦兹力演示仪工作原理工作原理 由电子枪发出的电子射线可以使管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两个平行的通电环形线圈可产生沿轴线方向的匀强磁场方向的匀强磁场（2）实验演示）实验演示a. 不加磁场时观察电子束的径迹不加磁场时观察电子束的径迹（2）实验演示）实验演示a. 不加磁场时观察电子束的径迹不加磁场时观察电子束的径迹b. 给励磁线圈通电，观察电子束的径迹给励磁线圈通电，观察电子束的径迹（2）实验演示）实验演示a. 不加磁场时观察电子束的径迹不加磁场时观察电子束的径迹b. 给励磁线圈通电，观察电子束的径迹给励磁线圈通电，观察电子束的径迹c. 保持初射电子的速度不变，改变磁感应强保持初射电子的速度不变，改变磁感应强 度，观察电子束径迹的变化度，观察电子束径迹的变化（2）实验演示）实验演示a. 不加磁场时观察电子束的径迹不加磁场时观察电子束的径迹b. 给励磁线圈通电，观察电子束的径迹给励磁线圈通电，观察电子束的径迹c. 保持初射电子的速度不变，改变磁感应强保持初射电子的速度不变，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度，观察电子束径迹的变化（2）实验演示）实验演示（3）实验结论）实验结论（3）实验结论）实验结论沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带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。电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。 （3）实验结论）实验结论沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带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。电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。磁场强度不变，粒子射入的速度增加磁场强度不变，粒子射入的速度增加,轨道半径也增大。轨道半径也增大。 （3）实验结论）实验结论沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带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。电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。磁场强度不变，粒子射入的速度增加磁场强度不变，粒子射入的速度增加,轨道半径也增大。轨道半径也增大。粒子射入速度不变，磁场强度增大，粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小。轨道半径减小。 （3）实验结论）实验结论沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带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。电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。磁场强度不变，粒子射入的速度增加磁场强度不变，粒子射入的速度增加,轨道半径也增大。轨道半径也增大。粒子射入速度不变，磁场强度增大，粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小。轨道半径减小。周期与粒子速度无关。周期与粒子速度无关。B越大越大T越小。越小。B越小，越小，T越大。越大。vabI1. 如图，水平导线中有电如图，水平导线中有电流流I通过，导线正下方的电子初通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流速度的方向与电流I的方向相同，的方向相同，则电子将（则电子将（ ） A. 沿路径沿路径a运动，轨迹是圆运动，轨迹是圆B. 沿路径沿路径a运动，轨迹半径越来越大运动，轨迹半径越来越大C. 沿路径沿路径a运动，轨迹半径越来越小运动，轨迹半径越来越小D. 沿路径沿路径b运动，轨迹半径越来越小运动，轨迹半径越来越小课堂练习课堂练习1. 如图，水平导线中有电如图，水平导线中有电流流I通过，导线正下方的电子初通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流速度的方向与电流I的方向相同，的方向相同，则电子将（则电子将（ ） A. 沿路径沿路径a运动，轨迹是圆运动，轨迹是圆B. 沿路径沿路径a运动，轨迹半径越来越大运动，轨迹半径越来越大C. 沿路径沿路径a运动，轨迹半径越来越小运动，轨迹半径越来越小D. 沿路径沿路径b运动，轨迹半径越来越小运动，轨迹半径越来越小vabI课堂练习课堂练习B2. 一个质量为一个质量为m、电荷量为、电荷量为q的粒的粒子，从容器下方的子，从容器下方的小孔小孔S1飘入电势差飘入电势差为为U的加速电场，的加速电场，然后经过然后经过S3沿着与沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁的匀强磁场中，最后打到照相底片场中，最后打到照相底片D上上.(1)求粒子进入磁场时的速率。求粒子进入磁场时的速率。(2)求粒子在磁场中的轨道半径。求粒子在磁场中的轨道半径。课堂练习课堂练习