1.3-1带电粒子在匀强磁场中的运动-2022-2023学年高二物理同步课件（人教版2019选择性必修第二册）

1.3-1 带电粒子在匀强磁场中的运动 第一章 安培力和洛伦兹力 第一课时 亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 1 【学习目标】 1.能够用学过的知识分析、计算有关带电粒子在匀强磁场中受力、运动问题，了解带电粒子在不同条件下进入匀强磁场中的运动情况（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） 复习回顾 1、洛伦兹力的大小和方向如何确定？ 2、匀速圆周运动向心力公式？线速度公式？ F洛⊥B F洛⊥v F洛⊥vB平面 v与B成θ时，F洛=qvBsinθ v∥B，F洛=0；v⊥B，F洛=qvB 射入匀强磁场中的带电粒子将做怎样的运动呢？ 思考： 一、带电粒子在磁场中的运动 1、思考问题 情形1：带电粒子平行进入匀强磁场 情形2：带电粒子垂直进入匀强磁场 情形3：带电粒子以任意角进入匀强磁场成 带电粒子在磁场中运动情况，取决于粒子的受力与初速度关系，带电粒子在磁场中考虑重力吗？ 【例题1】一个质量为1.67×10-27kg、电荷量为1.6×10-l9C的带电粒子，以5×105m/s的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为0.2T的匀强磁场。求∶粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比； （1）粒子所受的重力 G= mg = 1.67×10-27kg×9.8 N= 1.64×10-26N 粒子所受的洛伦兹力 F= qvB= 1.6×10-19×5×105×0.2 N= 1.6×10-14N 重力与洛伦兹力之比 可见，带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力远大于重力，重力作用的影响可以忽略。 情形1：带电粒子以初速度沿与磁场平行方向进入匀强磁场 一、带电粒子在磁场中的运动 F洛=0 带电粒子平行进入匀强磁场后做匀速直线运动 一、带电粒子在磁场中的运动 情形2：带电粒子以初速度沿与磁场垂直方向进入匀强磁场 V - F洛             V - F洛 - V F洛 - V F洛     1、粒子的受力分析 电荷在磁场中只受洛伦兹力 重力与洛伦兹力相比可以忽略。 2、洛伦兹力的特点 洛伦兹力的方向始终与运动方向垂直 只改变速度方向不改变速度大小 提供电荷做匀速圆周运动的向心力 电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径 设电荷量为q的粒子，磁感应强度大小为B，运动速度为v，匀速圆周运动的轨道半径为r 。 带电粒子受到洛伦兹力 洛伦兹力提供向心力 圆周运动的半径 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与它的质量、速度成正比，与电荷量、磁感应强度成反比。 洛伦兹力演示仪 励磁线圈 电子枪 玻璃泡 加速极电压 选择档 励磁电流 选择档 观察带电粒子的运动径迹 洛伦兹力演示仪示意图 电子枪可以发射电子束 玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。 励磁线圈能够在两个线圈之间产生匀强磁场 1、若不加磁场，电子做什么运动？ v 观察带电粒子的运动径迹 2、电子以垂直于磁场方向的速度射入，做什么运动？ v F B 观察带电粒子的运动径迹 电子束的径迹是一条直线 电子的运动轨迹为圆 3、仅改变电子初速度的大小，电子运动有什么变化？ 观察带电粒子的运动径迹 初速度增大，电子运动轨迹的半径增大。 顺时针旋转加速电压旋钮，加速电压逐渐增大，电子进入磁场的速度增大 观察带电粒子的运动径迹 4、仅改变磁感应强度的大小，电子运动有什么变化？ 磁感应强度增大，电子运动轨迹的半径减小。 顺时针旋转励磁电流旋钮，励磁电流逐渐增大，匀强磁场磁感应强度逐渐增大 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的周期 设电荷量为q的粒子，磁感应强度大小为B，运动速度为v，匀速圆周运动的轨道半径为r 重要结论：周期由磁场和粒子的荷质比决定，而与粒子的速度和轨道半径无关。 情形3：带电粒子初速度以任意角进入匀强磁场 轨迹如何？如何分析？ 等距螺旋运动 当v与B夹一般角度时，由于可以将v正交分解为v∥和v⊥（分别平行于和垂直于）B，因此电荷一方向以v∥的速度在平行于B的方向上做匀速直线运动，另一方向以v⊥的速度在垂直于B的平面内做匀速圆周运动。 带电粒子在匀强磁场中的几类运动 匀速圆周运动 F洛=0 匀速直线运动 等距螺旋运动 【例题1】一个质量为1.67×10-27kg、电荷量为1.6×10-l9C的带电粒子，以5×105m/s的初速度沿与磁