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

人教版 选择性必修第二册 第一章 安培力与洛伦兹力 带电粒子在匀强 磁场中的运动 带电粒子做什么样的运动，由带电粒子的初速度及受力情况决定。要研究粒子做什么样的运动，就要分析粒子的受力特点。 本节课我们将从带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力的特点出发，分析带电粒子在匀强磁场中的运动。 ①洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，只会改变粒子速度的方向，不会改变粒子速度的大小。 ②由于是匀强磁场，粒子速度大小不变，则洛伦兹力大小保持不变。 猜想：带电粒子在匀强磁场中的运动径迹是怎样的呢？ 不计重力，带电粒子在磁场中只受 洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小。 说明洛伦兹力给带电粒子提供了向心力。 所以：粒子做匀速圆周运动。 洛伦兹力提供向心力。 速度大小不变，则洛伦兹力大小不变（向心力大小不变） 思考：带电粒子在匀强磁场中的运动径迹是怎样的呢？ 一、带电粒子在磁场中的运动 1、洛伦兹力的特点： ① f洛总是和 v 垂直，只改变v 的方向， 不改变v 的大小。 ② f洛可以提供向心力。 ③ f洛不做功。 2、带电粒子在匀强磁场中的运动： ① v// B时，f洛=0，粒子匀速直线运动。 ② v⊥B时，f洛=F向，粒子做匀速圆周运动。 思考：带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹半径与哪些因素有关？ 可知：r 与速度v、磁感应强度B、粒子本身的比荷有关。 演示：洛伦兹力演示仪 励磁线圈 电子枪 加速电压选择挡 ②励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场，通过调整线圈中的电流，可以改变磁感应强度的大小。 ①加速电场：通过调整加速电压，可以改变电子束出射的速度； 演示：洛伦兹力演示仪 演示：洛伦兹力演示仪 演示：洛伦兹力演示仪 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 1、运动半径： 由： 得： 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期有何特点？ 同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关。 速度越大，半径越大，但周期 T 不变。 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 2、运动周期： 周期 T 与速度 V 的大小无关。 v0 P M O v0 1、圆心的确定 （1）若已知入射方向和出射方向，作入射速度和出射速度的垂线，两垂线交点就是圆弧轨道的圆心。 v0 P M O 三、带电粒子在磁场中运动情况研究 （2）若已知入射方向和出射点的位置，作入射速度垂线，连接入射点和出射点得到一条弦，作弦的中垂线，交点就是圆弧轨道的圆心。 ②已知其他几何量利用几何知识求半径。 2、半径的确定 ①若已知q、m、B、v，利用半径公式求半径。 例如： R r1 r2 由几何关系的： 3、 运动时间的确定 ①由周期和圆心角确定运动时间 确定圆弧对应的圆心角：θ 确定周期： ②由弧长L和速度v确定时间 练习.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。 $$