1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动（学案）-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版）

第一章安培力与洛伦兹力 第3节带电粒子在匀强磁场中的运动 学习目标 核心索养 1.了解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件 物理观念 2.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式 科学思维 3.会熟练应用周期和半径公式 科学思维 课前教材预案 教材梳理‖ 自主检测 知识点一带电粒子在匀强磁场中的运动 1.判断下列说法的正误 1洛伦兹力不改变带电粒子速度的:洛伦兹力总是与1)只有在匀强磁场中洛伦兹力才不做功 粒子运动的方向垂直,只改变粒子速度的不改变 (2)带电粒子在匀强磁场中一定做匀速圆周运动. 粒子速度的大小,或者说,洛伦兹力对带电粒子 (3)带电粒子做匀速圆周运动的半径与带电粒子进入磁场时 2.洛伦兹力方向总与速度方向 正好起到了向心力的 速度的大小有关 (4)带电粒子做匀速圆周运动的周期与带电粒子进入磁场时 3.沿着与磁场 的方向射入磁场的带电粒子,在匀强磁的速度、半径都无关 场中做匀速圆周运动 2.如图所示,水平导线中有电流I通过,导线正下方电子的初 带电粒子在磁场中做圆周运动的半 速度方向与电流I的方向相同,均平行于纸面水平向左.下 知识点二径和周期 列四幅图是描述电子运动轨迹的示意图,正确的是 质量为m、电荷量为q、速率为的带电粒子,在磁感应强度为 B的匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力 1.半径:由qwB=m得r 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与它的质量、速度 成 比,与电荷量、磁感应强度成 比 2周期:由T=2m得T 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟运动速度v和 轨道半径r 课堂·深度探究 考点一带电粒子在匀强磁场中的运动 兹力不做功;(2)负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷所受 洛伦兹力的方向相反 【例题1】(多选)若粒子(不计重力)能在如图所示的磁场区域:【变式1】如图所示,在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀 内做匀速圆周运动,则可以判断 强磁场.一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中,射 出时粒子的动能减小了.为了使粒子射出时比射入时的动 能大,在不计重力的情况下,可以采取的办法是 E- X×xx Xxx A.粒子在运动过程中动能不变 B.粒子在运动过程中动量不变 A.增加粒子射入时的速度 C.若粒子带正电,则粒子做顺时针运动 B.增加磁场的磁感应强度 D.若粒子带负电,则粒子做顺时针运动 C.增加电场的电场强度 思维导引:(1)洛伦兹力的方向与速度方向垂直,因此洛伦 D.改变粒子的带电性质,不改变所带的电荷量 第3节带电粒子在匀强磁场中的运动 即为直径,c点为圆心,电子2以相同速率垂直磁场方向 射入磁场,经t时间从a、b连线的中点c离开,根据半径 课前·教材预案 【教材梳理】 B可知,粒子1和2的半径相等,根据几何关系可知 知识点 △aO为等边三角形,则粒子2转过的圆心角为60°,所以 1.大小方向不做 粒子1运动的时间t=2 粒子2运动的时间t2 2.垂直 3.垂直 6=3B,所以2=3,选项D正确 知识点二 变式3D懈析粒子在磁场中运动的周 正反 期的公式为T 由此可知,粒子 2m 的运动周期与粒子的速度的大小无关, 所以两粒子在磁场中的周期相同,粒子 【自主检测】 运动的轨迹如图所示,通过a点的粒子的偏转角为90°,通 1.(1)×(2)×(3)√(4)√ 过b点的粒子的偏转角为60°,所以通过a点的粒子的运 2.A解析由安培定则可知,位于直导线下方的磁场的方向 为垂直纸面向外,根据左手定则可以得知电子受到的洛伦 动时间为,通过b点的粒子的运动时间为六,故t1: 兹力方向向下,电子向下偏转;通电直导线电流产生的磁场 t2=3:2,选项D正确. 是以直导线为中心向四周发散的,离导线越远,电流产生的 课末·随堂演练 磁场的磁感应强度越小,由半径公式厂=9B知,电子运动的1.D解栅设带电粒子在P点时初速度为v,从Q点穿过铝 轨迹半径越来越大,选项A正确 板后速度为v2,则E m,由题意可知 课堂·深度探究 例题1AD磁带电粒子在磁场中所受洛伦盐力与运动E=2E,即号m=m,解得=,由洛伦力提供 方向垂直,只改变速度方向,不改变大小,对粒子不做功 选项A正确,B错误;由左手定则知,带正电的粒子受到 向心力,则qB=mx,解得v,由题意可知々 向上的洛伦兹力作用,做逆时针运动,带负电的粒子受到 先项D正确 向下的洛伦兹力作用,做顺时针运动,选项D正确,C 错误 2AC解韧由qB=2~mB,即Ⅱ中电子运动轨 [变式1C解析由题意可知带电粒子带正电,且洛伦兹力 迹的半径是Ⅰ中的k倍,选项A正确;由F合=m得a 大于电场力,电场力做负功,为使带电粒子动能增加,应该 使粒子向下偏转,减小洛伦兹力或增大电场力,选项A、B =2cBB,所以a=k,选项B错误;由T=m得