1.3.1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

§1.3.1 带电粒子在匀强磁场中的运动 (基本思路) 物理 选择性必修 第二册 第一章 安培力与洛伦兹力 1 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 注意: 磁场中的带电粒子一般可分为两类： 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。 5 2 课堂探究一：1. 带电粒子平行射入匀强磁场做什么运动？(重力不计) 2. 若带电粒子垂直射入匀强磁场又做什么运动？(重力不计) 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 10 3 课堂探究二：1. 质量为m、电荷量为 q 的带正电粒子(不计重力), 以速度 v 垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中, 求粒子做匀速圆周运动的轨迹圆的半径 r 和运动周期 T ？ qvB = 1. 半径： 2. 周期 r = T = = 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 磁场无边界 18 4 1．已知氚核的质量约为质子的3倍，带正电荷，电荷量为一个元电荷；α粒子即氦原子核，质量约为质子的4倍，带正电荷，电荷量为元电荷的2倍．现在质子、氚核和α粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动． 求以下情况下它们运动半径之比、周期之比： (1)它们的速度大小相等； (2)它们由静止经过相同的加速电场加速后进入磁场． (1) 1 : 3 : 2 ; 1 : 3 : 2 (2) 1 : ; 1 : 3 : 2 23 5 模型一：已知入射方向和出射方向 1．如图甲所示有界匀强磁场Ⅰ的宽度都为d，一不计重力的粒子(质量为m)从左边界的M点以初速度v水平向右垂直射入磁场Ⅰ，从右边界射出时速度方向偏转了θ角。求： （1）粒子分别在磁场Ⅰ做匀速圆周运动的轨道半径r； （2）带电粒子穿过磁场所用的时间t。 步骤 2. 找圆心 (1)圆心一定在垂直于速度方向的直线上． 已知入射点M和出射点的速度方向，可通过入射点和出射点作速度的垂线，两条直线的交点就是圆心． (2)圆心一定在弦的中垂线上． 做入射点和出射点的中垂线，与任一速度的垂线的交点为圆心． 3. 定半径 (2). qvB = 得 r = 4. 求时间 圆心角为α(弧度) 在磁场内运动时间 t＝T 1. 画轨迹 (1). 由几何关系求半径 r 35 8 5．圆心角与速度偏转角、圆周角的关系 (2)圆心角＝2×圆周角 (3)弦切角(θ)定理： 圆心角α＝2×弦切角θ ． (1)圆心角α ＝ 速度偏转角φ 38 9 2．如图所示，一束电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为，求电子的比荷和穿越磁场的时间。 ， 2. 找圆心 1. 画轨迹 3. 定半径 4. 求时间 4．如图所示，一个质量为m、带负电荷粒子电荷量为q、不计重力的带电粒子从x轴上的P点以速度v沿与x轴成的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。已知，求： (1)匀强磁场的磁感应强度B的大小； (2)带电粒子穿过第一象限所用的时间。 (1)；(2) 磁场有边界 2. 找圆心 1. 画轨迹 3. 定半径 30 11 5．一个质量为、电荷量为的带电粒子， 以的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为0.2T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。 (结果均保留3位有效数字) (1)； (2)； (3) 23 12 6．电子以的速度沿着与磁场垂直的方向射入的匀强磁场中，其中电子的质量为。求电子做匀速圆周运动的轨道半径和周期。 0.0455m， 课堂小结: 带电粒子在匀强磁场中的运动 qvB = 1. 半径： 2. 周期 r = T = = 一、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 二、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动 4. 求时间 2. 找圆心 1. 画轨迹 3. 定半径 (1). t＝T = (2). t＝ (1). 由公式 qvB = 得 r = (2). 由几何关系求半径 r Lavf57.83.100 $$