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

3.带电粒子在匀强磁场中的运动 人教版（2019） 选择性必修第二册 课程标准 学科素养 1.知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场做匀速圆周运动。 物理观念 理论推导并掌握匀速圆周运动的半径公式，周期公式。 科学思维 3.实验探究带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动半径与哪些因素有关。 科学探究 4.了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用，能解释有关现象，解决有关实际问题。 科学态度与责任 学习目标 运动与力的关系 一.带电粒子在匀强磁场中的运动 V - F洛                 V - F洛 V - F洛 V - F洛 粒子在垂直磁场方向的平面内运动： 1.洛伦兹力垂直速度，对粒子不做功，粒子速度大小不变； 沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场的带电粒子，做匀速圆周运动。 实验验证及探究（观察实验） 二.带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 实验探究结果： 1.电子束出射速度不变时，磁感应强度变大，圆的半径变小； 2.磁感应强度不变时，电子束出射速度变大，圆的半径变大。 轨迹1 轨迹2 例题1.一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一个匀强磁场，粒子后段轨迹如图所示，轨迹上的每一小段都可近似看成是圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减少(带电量不变).从图中情况可以确定（ ） A.粒子从a到b，带正电 B.粒子从b到a，带正电 C.粒子从a到b，带负电 D.粒子从b到a，带负电 AC 三.带电粒子在有界匀强磁场中的运动 1.研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的思路： ①找圆心——两线定一心 确定入射，出射位置及速度方向 确定入射，出射位置及入射速度方向 ②求半径——两种方法 ③解未知—— 2.常见的有界磁场类型： ①直线边界：如图，虚线上方存在磁感应强度为B的匀强磁场，一带正电的粒子质量m、电量q，若它以速度v沿与虚线成θ射入， 1.请作出 几种情况下粒子的轨迹； 2.观察入射速度、出射速度与虚线夹角间的关系； ①直线边界： 入射速度与边界得夹角等于出射速度与边界得夹角（对称性）。 例题3．如图所示，在竖直线EOF右侧足够大的区域内存在着磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。质量相同、电荷量分别为+q和-q的带电粒子，从O点以相同的初速度v先后射入磁场，已知初速度的方向与OF夹角θ=30度角，两粒子在磁场中仅受洛伦兹力作用，下列说法正确的是（　） A．两粒子在磁场中的运动时间相等 B．两粒子回到EOF竖直线时的速度相同 C．若只增大粒子的入射速度的大小，粒子在磁场 中运动的时间变长 D．从射入磁场到射出磁场的过程中，两粒子所受 的洛伦兹力的冲量不相同 B 2.常见的有界磁场类型：②圆形边界 例3.如图，虚线圆内存在磁感应强度为B的匀强磁场，一带正电的粒子从A位置以速度v沿半径射入磁场，从另一位置B射出磁场，请分析B位置速度的方向； O1 ②圆形边界： 沿半径入射，必沿半径射出（对称性） O a B v0 轨迹圆旋转法—— 入射速度大小一定，方向变化。 例4、如图，半径为 r=3×10－2m的圆形区域内有一匀强磁场B=0.2T，一带正电粒子以速度v0=106m/s的从a点处射入磁场，该粒子荷质比为q/m=108C/kg，不计重力。求粒子在磁场中运动的最长时间？ O a B v0 R r 弦最长（磁场圆的直径）时，对应的圆心角最大，运动时间最长。 2.常见的有界磁场类型： d e B v0 ③平行边界：如图，平行虚线内存在磁感应强度为B的匀强磁场，一电子以速度v垂直左边界射入磁场，请画出不同大小的v对应的轨迹； ③平行边界： 轨迹与边界相切时存在临界。 轨迹圆放大法—— 入射速度方向一定，速度大小变化。 例5.一矩形区域abcd内存在着磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场。从边ad中点O射入一速率v0、方向与Od夹角θ=30º的正电粒子，粒子质量为m，重力不计，带电量为q，已知ad=L， （1）要使粒子能从ab边射出磁场，求v0的取值范围？ （2）取不同v0值，求粒子在磁场中运动时间t 的范围？ q a O d b c B v0 R1 R2 q a O d b c B v0 R2 (2)分析： 根据直线边界得对称性可知，从ad边界射出的所有粒子运动时间相等。 从ab边界射出的所有粒子运动时间 ≤ t ≤ 5m 6Bq 5m 3Bq $$