1.3带电粒子在匀强磁场中的运动（同步课件）-【鼎力课堂】2023-2024学年高二物理同步备课精编优选课件+同步作业（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 第一章 安培力与洛伦兹力 高中物理(人教版2019)选择性必修第二册 CONTENTS 新课引入 01. 带电粒子在匀强磁场中的运动 02. 带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 03. 复习与思考 01 1、洛伦兹力的方向如何判断？ 2、洛伦兹力的大小如何计算？ 左手定则 问题与思考 02 在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。如果沿着与磁场垂直的方向发射一束带电粒子，请猜想这束粒子在匀强磁场中的运动径迹，你猜想的依据是什么？ PART 02 带电粒子在匀强磁场中的运动 01 思考与讨论 (1)带电粒子平行射入匀强磁场会做什么运动？ 匀速直线运动 (2)带电粒子垂直射入匀强磁场会做什么运动？ 02 带电粒子垂直射入匀强磁场做的运动 洛伦兹力的方向始终与运动方向垂直 洛伦兹力对电荷不做功 电荷的速度大小不变，洛伦兹力大小不变 洛伦兹力提供向心力，电荷做匀速圆周运动 重力不计，电荷在磁场中只受洛伦兹力 PART 03 带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 01 半径和周期 电荷做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供 由牛顿第二定律得： 做圆周运动的半径： 02 观察与思考 (1)保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，电子束径迹如何变化？ (2)保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度，电子束径迹如何变化？ 03 视频演示 05 成因分析 电荷做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供 由牛顿第二定律得： 做圆周运动的半径： 实验现象： B ↑ r ↓ v ↑ r ↑ 05 归纳总结 (1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供： (2)带电粒子做圆周运动的轨道半径和周期： ①轨道半径： ;粒子的轨道半径与粒子的速率成正比. ②运动周期： ；带电粒子的周期与轨道半径和速度无关，而与 成反比。 05 典例分析 【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 （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。 解：(1)粒子所受的重力：G ＝ mg ＝ 1.67×10-27×9.8 N ＝ 1.64×10-26 N 所受的洛伦兹力：F ＝ qvB ＝ 1.6×10-19×5×105×0.2 N ＝ 1.6×10-14 N 重力与洛伦兹力之比： 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。 05 典例分析 （2）带电粒子所受的洛伦兹力为： 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： F ＝ qvB （3）粒子做匀速圆周运动的周期： 06 圆心的确定方法 (1)圆心的确定方法：两线定一“心”方法1：若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，则可根据洛伦兹力F⊥v，分别确定两点处洛伦兹力F的方向，其交点即为圆心，如图(a)；方法2：若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，则可作出此两点的连线(即过这两点的圆弧的弦)的中垂线，中垂线与垂线的交点即为圆心，如图(b)。 07 半径的计算方法 方法1：由物理方法求：半径 ； 方法2：由几何方法求：一般由数学知识 (勾股定理、三角函数等)计算来确定。 08 时间的计算方法 方法1：由圆心角求： ； 方法2：由弧长求：t＝s/v。 09 圆心角与偏向角、圆周角的关系 两个重要结论： (1)带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向之间的夹角φ叫作偏向角，偏向角等于圆弧PM对应的圆心角α，即α＝φ，如图所示。(2)圆弧PM所对应圆心角α等于弦PM与切线的夹角(弦切角)θ的2倍，即α＝2θ，如图所示。 10 带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的解题三步法 (1)画轨迹：即确定圆心，画出轨迹并通过几何方法求半径。 (2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，运动的时间与周期相联系。 (3)用规律：运用牛顿第二定律和匀速圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式。 PART 04 课堂练习 1．如图所示，虚线左侧的匀强磁场磁感应强度为B1，虚线右侧的匀强磁场磁感应强度为B2，且2B1=B2，当不计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时，粒子的（　　）A．速率将加倍 B．轨迹半径将减半C．周期将加倍 D．做圆周运动的角速度将减半 课堂练习 01 B 课堂练习 01 2．如图所