1.3带电粒子在匀强磁场中的运动-2021-2022学年高二物理备课优选课件（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 复习： 1、洛伦兹力的方向如何判断？ 2、洛伦兹力的大小如何计算？ 左手定则 思考1：带电粒子平行射入匀强磁场会做什么运动？ 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 匀速直线运动 思考2：带电粒子垂直射入匀强磁场会做什么运动？ （1）不加磁场时观察电子束的径迹。 （2）给励磁线圈通顺时针方向的电流，在玻璃泡中产生沿两线圈中心连线方向，指向纸内的磁场，观察电子束的径迹。 1.洛伦兹力总是与粒子的运动方向垂直。 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 2.洛伦兹力只改变粒子速度方向，不改变粒子速度的大小。 3.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。 1.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。 2.保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化。 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 观察： 6 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 1．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供： 2．带电粒子做圆周运动的轨道半径和周期： (1)轨道半径： ;粒子的轨道半径与粒子的速率成正比. (2)运动周期： ；带电粒子的周期与轨道半径和速度无关，而与 成反比。 3．圆周运动分析： (1)圆心的确定方法 方法1：若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，则可根据洛伦兹力F⊥v，分别确定两点处洛伦兹力F的方向，其交点即为圆心，如图(a)； 方法2：若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，则可作出此两点的连线(即过这两点的圆弧的弦)的中垂线，中垂线与垂线的交点即为圆心，如图(b)。 (2)半径的计算方法 方法1：由物理方法求：半径 ； 方法2：由几何方法求：一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)计算来确定。 (3)时间的计算方法 方法1：由圆心角求： ； 方法2：由弧长求：t＝s/v。 (4)带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的解题三步法： 1．如图，甲、乙两个带电粒子沿着垂直于磁感线的方向从某点射入同一匀强磁场中，它们在磁场中的运动轨迹重合，两粒子的质量m乙=2m甲，两粒子的电量q乙=q甲。它们在磁场中运动，大小相等的物理量是（　　） A．时间 B．加速度 C．动量 D．动能 C 2．如图所示，两个不计重力的带电粒子M和N，同时由小孔S垂直进入有界匀强磁场中，又同时飞出磁场，其运动轨迹如图中虚线所示。忽略两粒子间的相互影响，下列表述正确的是（　　） A．M带正电荷，N带负电荷 B．M在磁场中的运动周期大于N在磁场中的运动周期 C．M的比荷等于N的比荷 D．M的速率小于N的速率 C 3．在同一匀强磁场中，α粒子和质子做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则α粒子和质子（　　） A．运动半径之比是2∶1 B．运动速度大小之比是4∶1 C．运动周期之比是2∶1 D．受到的洛伦兹力之比是2∶1 C 4．处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动。该粒子的运动可与环形电流等效，此等效电流（　　） A．与粒子的电荷量成正比 B．与粒子的速度大小成正比 C．与粒子的质量成正比 D．与匀强磁场的磁感应强度大小成正比 D 5．在匀强磁场B中一带电粒子做匀速圆周运动半周后又顺利进入另一磁感应强度是2B的匀强磁场中，B的方向如图所示，下列说法正确的是（　　） A．粒子速率加倍，周期减半 B．粒子的半径加倍，周期加倍 C．粒子的半径减半，周期减半 D．粒子在磁感应强度为2B的匀强磁场中仍沿逆时针方向运动 C 6．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图，若励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，磁场的强弱由励磁线圈的电流来调节。电子束由电子枪产生，电子速度的大小由电子枪的加速电压来调节，速度方向与磁场方向垂直，下列说法正确的是（　　） A．励磁线圈中通有顺时针方向的电流 B．仅降低电子枪加速电压，电子束径迹的半径变小 C．仅减小励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变小 D．仅降低电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变小 B 7．两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图，不计粒子重力，下列说法正确的是（　 　） A．a粒子带负电荷，b粒子带正电荷 B．b粒子做圆周运动的速度较大 C．a粒子在磁场中受到的洛伦兹力较小 D．b粒子在磁场中运动时间较长 ABC 8．薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，高速带电粒子穿过铝板一次，在两个区域运动的轨迹如图，半径R1>R2，假定穿过铝板前后粒子电量和质量保持不变，则该粒子（　　） A．从P点出发，从区域Ⅰ穿过铝板