第1章 微专题 带电粒子在有界磁场中的运动规律（课件PPT）-【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）

安培力与洛伦兹力 第一章 微专题　带电粒子在有界磁场中的运动规律 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 1.知道带电粒子在有界磁场中运动问题的解题程序. 科学思维 2.知道确定轨迹、圆心、半径的方法. 物理观念 3.熟练掌握带电粒子在有界磁场中运动问题的几种情形的处理方法. 科学思维 课堂 · 深度探究 课末 · 随堂演练 课后 · 限时作业 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 考点一　带电粒子在有界磁场中的运动问题 课堂·深度探究 757.psd 1．画轨迹 带电粒子在不同边界磁场中的运动轨迹 (1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示) 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 (2)平行边界(存在临界条件，如图所示) (3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示) 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 2．找圆心 圆心的两种确定方法 (1)已知粒子运动轨迹上两点的速度方向时，作这两个速度的垂线，交点即为圆心，如图所示． 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 (2)已知粒子轨迹上的两点和其中一点的速度方向时，画出粒子轨迹上的两点连线(即过这两点的圆的弦)，作它的中垂线，并画出已知点的速度的垂线，则弦的中垂线与速度的垂线的交点即为圆心，如图所示． 3．用规律 利用牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式，求解相关问题． 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 【例题1】 (多选)如图所示，一单边有界磁场的边界上有一粒子源，以与水平方向成θ角的不同速率，向磁场中射入两个相同的带正电粒子1和2，粒子1经磁场偏转后从边界上A点出磁场，粒子2经磁场偏转后从边界上B点出磁场，OA＝AB，不计重力，则(　　) A．粒子1与粒子2的速度之比为1∶2 B．粒子1与粒子2的速度之比为1∶4 C．粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶1 D．粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶2 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 思维导引：(1)作出初速度的垂线及OA、OB的中垂线，则交点为圆心位置，同时作出粒子的运动轨迹；(2)找出两粒子的半径关系，利用r＝eq \f(mv,qB)求得两者的速度关系；(3)找出两粒子运动的圆心角，利用t＝eq \f(α,2π)T求得两者的运动时间关系． 答案　AC 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 解析　粒子1进入磁场时速度的垂线与OA的垂直平分线的交点为粒子1在磁场中的轨迹圆的圆心；同理，粒子2进入磁场时速度的垂线与OB的垂直平分线的交点为粒子2在磁场中的轨迹圆的圆心；由几何关系可知，两个粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为r1∶r2＝1∶2，由r＝eq \f(mv,qB)可知，粒子1与粒子2的速度之比为1∶2，选项A正确，B错误；由于粒子在磁场中做圆周运动的周期均为T＝eq \f(2πm,qB)，且两粒子在磁场中做圆周运动的轨迹所对的圆心角相同，根据公式t＝eq \f(α,2π)T，两个粒子在磁场中运动的时间相等，选项C正确，D错误． 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 分析带电粒子在磁场中做圆周运动问题的要点 1．确定粒子的运动轨迹、半径、圆心角等是解决此类问题的关键． 2．掌握粒子在匀强磁场中做圆周运动的轨迹半径公式和周期公式是分析此类问题的依据． 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 【变式1】 如图所示，一带电荷量为2.0×10－9 C、质量为1.8×10－16 kg的粒子，在直线上一点O沿与直线夹角为30° 方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，经过1.5×10－6 s后到达直线上另一点P，求： (1)粒子做圆周运动的周期； (2)磁感应强度B的大小； (3)若O、P之间的距离为0.1 m，则粒子的运动速度多大？ 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 解析 (1)作出粒子轨迹，如图所示，可知粒子由O点到P点的大圆弧所对的圆心角为300°，则eq \f(t,T)＝eq \f(300°,360°)， 周期T＝eq \f(6,5)t＝eq \f(6,5)×1.5×10－6 s＝1.8×10－6 s. (2)由于粒子做圆周运动所需的向心力为洛伦兹力，得qvB＝eq \f(mv2,R)，所以有 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 B＝eq \f(mv,qR)＝eq \f(m,q)ω＝eq \f(2πm,qT)＝eq \f(2×3.14×1.8×10－16,2.0×10－9×1.8×10－6)T＝0.314 T. (3)由几何知识可知，半径R＝OP＝0.1 m， 故粒子的速度为 v＝eq \f(BqR,m)＝eq \f(0.314×2.0×10－9×0.1,1.8×10－16) m/s＝3.49×105 m/s. 答案 (1)1.8×10－6 s