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 新教材人教版 物理（选择性必修二） 1.洛伦兹力的方向 手掌 垂直磁感线 拇指 正电荷受力方向 四指 正电荷运动方向 正电荷运动方向 负电荷运动的反方向 洛伦兹 复习回顾： 2.洛伦兹力的大小 （2）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时 F＝qv B （2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时 v B11 B ┴ v v v11 ┴ （1）当粒子运动方向与磁感应强度平行时 F＝0 问题导入：在现代科技研究中，带电粒子在磁场中的运动是一个重要课题。当带电粒子垂直射入匀强磁场时，粒子将会如何运动？ 环节1 运动 分析 问题1：带电粒子受到的洛伦兹力大小和方向怎样？ 问题2：洛伦兹力与带电粒子的运动方向是否处于同一平面内？ 问题3：带电粒子的受力特点和哪种运动相同？猜想带电粒子做什么运动？ O A B V V 1.类比猜想： 7 2.实验验证： 3.理性分析： 思路：任取曲线轨迹中的一微元段，此微元段可以近似看做一段圆弧，根据圆周运动知识可得r=mv/qB 9 4.理论推导： 如图所示，一质量为m,电荷量为+q 的粒子从o点以速度v 开始运动，经过一段时间到达A点（x,y）,在这个过程中，对粒子在x和y方向分别用动量定理： 累加求和可得： 速度关系： 联立可得： 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 猜想：如果带电粒子以与磁场一定角度射入，轨迹又是如何？ 环节2 规律 探究 带电粒子垂直射入匀强磁场做的运动的半径和周期？ 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： 1.当粒子速度不变，磁感应强度变大时，这个圆的半径变小； 2.当磁感应强度不变，粒子速度变大时，这个圆的半径变大。 做一做：推导一下带电粒子在匀强磁场做圆周运动的周期规律 由此看出周期由磁场和粒子的荷质比决定，而与粒子的速度和轨道半径无关。 环节3 规律 应用 例1.如图，带电粒子垂直入射匀强磁场B，磁场只存在于宽度为L的空间区域内，已知入射点P、出射点M及其两点的速度方向，该过程速度偏转角为θ，则带电粒子在磁场中运动的速度大小？ v0 P M θ L 思路：画轨迹、找关系、用规律 带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动 方法总结 “三步法”处理带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动 课堂练习 1.（多选）如图所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为t。若加上磁感应强度大小B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出时偏离原方向60°角，利用以上数据可求出下列物理量中的（　　） A.带电粒子的比荷 B.带电粒子在磁场中运动的周期 C.带电粒子的初速度 D.带电粒子在磁场中运动所对应的圆心角 ABD 新课讲授 1.直线边界 2.平行边界（双边有界） 1、因入射速度方向不同，有三类可能的运动轨迹a,b,c 2、存在4种从另一边界穿出的临界情况：a中2种，b中1种，c中1种 存在临界问题 3.圆形边界：(进出磁场具有对称性) 新课讲授 新课讲授 三、课堂小结 Lavf57.83.100 $$