①电子受到怎样的力的作用?这个力和电子的速度的关系是怎样的?(电子受到垂直于速度方向的洛伦兹力的作用.)
②洛伦兹力对电子的运动有什么作用?(洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小)
③有没有其他力作用使电子离开磁场方向垂直的平面?(没有力作用使电子离开磁场方向垂直的平面)
④洛伦兹力做功吗?(洛伦兹力对运动电荷不做功)
1.带电粒子在匀强磁场中的运动
(1)运动轨迹:沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动,此洛伦兹力不做功。
【注意】带电粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供。
通过"思考与讨论"( 105页),使学生理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,的轨道半径r和周期T与粒子所带电量、质量、粒子的速度、磁感应强度有什么关系。
[出示投影]
一带电量为q,质量为m ,速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,其半径r和周期T为多大?
[问题1]什么力给带电粒子做圆周运动提供向心力?[洛伦兹力给带电粒子做圆周运动提供向心力]
[问题2]向心力的计算公式是什么?[F=mv2/r]
【讨论】:在匀强磁场中如果带电粒子的运动方向不和磁感应强度方向垂直,它的运动轨道是什么样的曲线?
分析:当带电粒子的速度分别为垂直于B的分量v1和平行于B的分量v2,因为v1和B垂直,受到洛伦兹力qv1B,此力使粒子q在垂直于B的平面内做匀速圆周运动,v1和B平行,不受洛伦兹力,故粒子在沿B方向上做匀速曲线运动,可见粒子的运动是一等距螺旋运动.
再用洛伦兹力演示仪演示
[出示投影课本例题]
如图所示,一质量为m,电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1射入电势差为U的加速电场,然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中,最后打到底片D上。
(1)粒子进入磁场时的速率;
(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径。
解:(1)粒子在S1区做初速度为零的匀加速直线运动.由动能定理知,粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功,即
由此可得v=qU。
(2)粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提供,即qvB=mv2/r
所以粒子的轨道半径为 r=mv/qB=mU/B
[教师讲解]r和进入磁场的速度无关,进入同一磁场时,r∝U,而且这些个量中,u、B、r可以直接测量,那么,我们可以用装置来测量比荷或算出质量。