1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 课件-2023-2024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 第3节 带电粒子在匀强磁场中的运动 1、洛伦兹力的大小和方向如何确定？ 洛伦兹力的大小: F洛 = qvBsinθ (θ为v 与B 的夹角 ) ①. v∥B，F洛 = 0 ②. v⊥B，F洛 = qvB 知识回顾 F洛⊥B 且 F洛⊥v 即 F洛⊥Bv 平面 洛伦兹力的方向: 用左手定则确定 2、匀速圆周运动向心力公式？ 电粒子在匀强磁场中的运动 情形1. 带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？ （重力不计） V∥B F洛 = 0 粒子做匀速直线运动 情形2. 若带电粒子（不计重力）以沿着与匀强磁场垂直的方向射入磁场， 粒子将如何运动？ 洛伦兹力的方向始终与运动方向垂直 2. 洛伦兹力的特点: 只改变速度方向 不改变速度大小 1. 受力分析: 粒子在磁场中只受洛伦兹力 提供电荷做匀速圆周运动的向心力 ※ 垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。 电粒子在匀强磁场中的运动 问题：一带电量为q质量为m速度为v的带电粒子，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，试推导其做圆周运动的半径和周期分别是多大？（不计重力） 规律:（粒子和磁场确定时） (1)轨道半径与粒子的运动速率成正比。 (2)周期与圆半径及运动速率均无关。 电粒子在匀强磁场中的运动 情形3. 若 v 与 B 之间的夹角 θ，则带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹是什 么样的？（不计重力） 以速度v1做匀速直线运动 以速度v2做匀速圆周运动 等距螺旋运动 电粒子在匀强磁场中的运动 用洛伦兹力演示仪观察电粒子在匀强磁场中的运动径迹 【例题】一个质量为 1.67×10-27 kg、电荷量为 1.6×10-19 C 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 0.2 T 的匀强磁场。求：（1）粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比 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。 F＝ qvB ＝ 1.6×10-19×5×105×0.2N ＝ 1.6×10-14N 所受的洛伦兹力 解: G ＝mg＝1.67×10-27×9.8 N ＝ 1.64×10-26N （1）粒子所受的重力 重力与洛伦兹力之比 3. 某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。 常见粒子的分类 1. 带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。 2. 带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 【例题】一个质量为 1.67×10-27 kg、电荷量为 1.6×10-19 C 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 0.2 T 的匀强磁场。求：（2）粒子在磁场中运动的轨道半径； （3）粒子做匀速圆周运动的周期。 （2）带电粒子所受的洛伦兹力为 F ＝qvB 由此得到粒子在磁场中运动的轨道半径 洛伦兹力提供向心力，故 （3）粒子做匀速圆周运动的周期 练习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（　 C　 ） A．时间 B．加速度 C．动量 D．动能 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 课堂小结 $$