1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第一章 安培力与洛伦兹力 3.带电粒子在匀强磁场中的运动 教学目标 CONTENT 01 02 03 会应用带电粒子的半径和周期公式 会推导带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期公式 会分析带电粒子在匀强磁场中的运动情况 2 新课引入 猜想：带电例子在磁场中的运动径迹是怎样的？你猜想的依据是什么？ 带电粒子在匀强磁场中的运动 一 重力不计，电荷在磁场中只受洛伦兹力 洛伦兹力的方向始终与运动方向垂直， 说明洛伦兹力对电荷不做功， 则电荷的速度大小不变， 根据以上，得知：电荷做匀速圆周运动 洛伦兹力大小不变， 且洛伦兹力提供向心力。 知能提升 电荷做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供 则： 得： 带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 二 知能提升 电荷做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供 则： 得： 由圆周运动的周期 得： 周期跟轨道半径和运动速度无关 实验演示： 观察带电粒子的运动径迹 励磁线圈 电子枪 玻璃泡 洛伦兹力演示仪 励磁线圈 励磁线圈：在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场。 加速电场：作用是改变电子束出射的速度。 电子枪：射出电子。 不加磁场时 电子束的径迹为一条直线。 演示： 给励磁线圈通电 电子束的径迹为一个圆周。 演示： 保持出射电子的速度不变，增大磁感应强度 增大磁感应强度， 电子束轨道半径减小。 演示： 粒子射入的速度增大， 电子束轨道半径也增大。 演示： 保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度 带电粒子在匀强磁场中运动的处理方法 ①已知两点速度方向 两洛伦兹力方向的延长线交点为圆心 带电粒子在匀强磁场圆周运动的分析方法 找圆心 画轨迹 拓展学习： v0 P M O v0 带电粒子在匀强磁场中运动的处理方法 弦的垂直平分线与一直径的交点为圆心 ②已知一点速度方向和另一点位置 带电粒子在匀强磁场圆周运动的分析方法 找圆心 画轨迹 拓展学习： v P M O 半径一般都在确定圆心的基础上用平面几何知识求解，常常要解三角形。 计算出粒子所转过的圆心角θ 的大小用公式t=·T 可求出运动时间。 ④确定运动时间 ③确定半径 v0 P M O v0 带电粒子在匀强磁场中运动的处理方法 拓展学习： 典例精析 例：电子以1.6×106m/s 的速度沿着与磁场垂直的方向射入B =2.0×10-4T 的匀强磁场中。求电子做匀速圆周运动的轨道半径和周期。 4.6×10-2m =1.8×10-7s 解：由 课堂小结 一. 带电粒子在匀强磁场中的运动 v//B：匀速直线运动 v⊥B：匀速圆周运动 二. 带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 跟踪练习 【解析】洛伦兹力是磁场对不平行于磁场的运动电荷的作用力，故A、B错；洛伦兹力总垂直于电荷的运动方向，始终不做功，不改变电荷的动能，但改变带电粒子的速度方向，故C错、D正确。 1.下列说法正确的是( ) A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用 B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度 D．洛伦兹力对带电粒子不做功 D 19 【解析】通有交变电流的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿磁感线运动时不受洛伦兹力，所以一直保持原匀速直线运动状态不变，答案选D. A．做圆周运动 B．沿轴线来回运动 C．做匀加速直线运动 D．做匀速直线运动 2.一个长螺线管中通有交变电流，电流方向和大小不断变化，把一个带电粒子沿管轴线匀速射入管中，不计重力，粒子将在管中（ ） D 20 3.如图所示，一个质量为、带负电荷粒子电荷量为、不计重力的带电粒子从 轴上的点以速度沿与轴成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于轴射出第一象限。已知，求： （1）匀强磁场的磁感应强度的大小； （2）带电粒子穿过第一象限所用的时间。 （1）找圆心→画轨迹→解直角三角形 O/ =a 3.如图所示，一个质量为、带负电荷粒子电荷量为、不计重力的带电粒子从 轴上的点以速度沿与轴成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于轴射出第一象限。已知，求： （1）匀强磁场的磁感应强度的大小； （2）带电粒子穿过第一象限所用的时间。 （2）圆心角为120° O/ = 120° 本节内容结束 更多精彩内容请登录：www.xinjiaoyu.com Lavf58.29.100 $