§1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动-2021-2022学年高二物理同步备课精选课件（人教版2019选择性必修第二册)

§1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 第一章 安培力与洛伦兹力力 亥姆霍兹线圈 电 子 枪 磁场强弱选择挡 加速电压选择挡 洛伦兹力演示器 （1）洛伦兹力演示仪： ③励磁线圈（亥姆霍兹线圈）： 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 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 洛伦兹力演示器 （2）工作原理： 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。 洛伦兹力演示器 （3）实验演示 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 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 洛伦兹力演示器 带电粒子在匀强磁场中的运动 当带电粒子q以速度v垂直进入匀强磁场中，它将做什么运动? 带电粒子将在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动 。 （4）实验结论: 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。 ②磁场强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径也增大。 ③粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小。 轨道半径和运动周期: 1）圆周运动的半径 2）圆周运动的周期 R o 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,所以洛伦兹力不对粒子做功，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 轨迹形状 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 例1：一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如下图所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)．从图中情况可以确定（ ） A．粒子从a到b，带正电 B．粒子从a到b，带负电 C．粒子从b到a，带正电 D．粒子从b到a，带负电 C 粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力 半径越来越小 由左手定则确定电性 典例分析 通过威尔逊云室显示的正负电子在匀强磁场中的运动径迹 通过格雷塞尔气泡室显示的带电粒子在匀强磁场中的运动径迹 1.不同带电粒子的径迹半径为什么不一样？ 2.同一条径迹上为什么曲率半径会越来越小呢？ 电荷的匀强磁场中的三种运动形式： 如运动电荷在匀强磁场中除洛仑兹力外其他力均忽略不计（或均被平衡） (2)当υ⊥B时，所受洛仑兹力提供向心力，做匀速圆周运动； (3)当υ与B夹一般角度时，由于可以将υ正交分解为υ∥和υ⊥（分别平行于和垂直于）B，因此电荷一方向以υ∥的速度在平行于B的方向上做匀速直线运动，另一方向以υ⊥的速度在垂直于B的平面内做匀速圆周运动。 (1)当υ∥B时，所受洛仑兹力为零，做匀速直线运动； qvB=mv2/R R=mv/qB T=2πR/v=2πm/qB 在同一磁场中，不同的速度的运动粒子，其周期与速度无关，只与其荷质比有关． 等距螺旋 本课小结 1.同一种带电粒子以不同速度垂直射入一匀强磁场中，其运动轨迹如图，则可知： ①这些速度的大小关系如何？ ②三束粒子从O点出发分别到达1、2、3所用时间关系如何？ 半径关系：r1，所以v1 周期公式：T=，所以T1 答案： ①v1 ②T1 课堂练习 2、带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场，若只考虑洛伦兹力，则粒子（ ） A.动能不变. B.洛伦兹力不变 . C.速度不变. D.加速度不变. A 课堂练习 3、一带电粒子在磁感强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，又进入另一磁感强度为2B的匀强磁场中仍做匀速圆周运动，则（ ） A.粒子的速率加倍，周期减半 B.粒子的速率不变，轨道半径减半 C.粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4 D.粒子速率不变，周期减半 洛伦兹力不做功,速率不变 周期T=，B加倍,周期减半 半径r=，B加倍,半径减半 答案:B D 课堂练习 带电粒子做圆周运动的分析方法－圆心的确定 　（１）已知入射方向和出射方向,可以通过入射点和出射点分别作垂直与入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心 V0 P M O V 带电粒子做圆周运动的分析方法－圆心的确定 （２）已