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 1.3带电粒子在匀强磁场中的运动 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 电荷在磁场中只受洛伦兹力 洛伦兹力的方向始终与运动方向垂直 只改变速度方向不改变速度大小 电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动 1、粒子的受力分析 重力与洛伦兹力相比可以忽略。 2、洛伦兹力的特点 洛伦兹力演示仪 励磁线圈 电子枪 玻璃泡 加速极电压 选择档 励磁电流 选择档 观察带电粒子的运动径迹 洛伦兹力演示仪示意图 励磁线圈能够在两个线圈之间产生匀强磁场，磁场的方向与两个线圈中心的连线平行。 电子枪可以发射电子束 玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。 1、若不加磁场，电子做什么运动？ 观察带电粒子的运动径迹 2、电子以垂直于磁场方向的速度射入，做什么运动？ 3、仅增大电子初速度的大小，电子运动有什么变化？ 4、仅增大磁感应强度的大小，电子运动有什么变化？ 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径 设电荷量为q的粒子，磁感应强度大小为B，运动速度为v，匀速圆周运动的轨道半径为r 。 带电粒子受到洛伦兹力 洛伦兹力提供向心力 圆周运动的半径 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与它的质量、速度成正比，与电荷量、磁感应强度成反比。 三、带电粒子在磁场中做圆周运动的周期 设电荷量为q的粒子，磁感应强度大小为B，运动速度为v，匀速圆周运动的轨道半径为r 【例题】一个质量为1.67×10-27kg、电荷量为1.6×10-l9C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0.2T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。 1、带电粒子在匀强磁场中的运动 当带电粒子速度与磁场方向垂直时： 匀速圆周运动 洛伦兹力提供向心力 圆周运动的半径 2、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律 圆周运动的周期 小结 【练1】在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。若电子以不同的速率v1<v2<v3沿x轴正方向从坐标原点出发，垂直进入磁场，请画出电子的轨迹图；并求出电子做匀速圆周运动的半径之比和周期之比。 v1 F1 v2 F2 v3 F3 洛伦兹力提供向心力，故 完全解答： 从公式可以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。 1、一带电粒子在磁感强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，如它又顺利进入另一磁感强度为2B的匀强磁场中仍做匀速圆周运动，则（ ） A.粒子的速率加倍，周期减半 B.粒子的速率不变，轨道半径减半 C.粒子的速率减半，轨道半径变为原来的 1/4 D.粒子速率不变，周期减半 BD 评价 2、如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中(磁场区域足够大），有a、b两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动，a的初速度为v，b的初速度为2v。则（ ）　 A．a先回到出发点 B．b先回到出发点 C．a、b的轨迹是一对内切圆，且b的半径大 D．a、b的轨迹是一对外切圆，且b的半径大 a b C 3、电子以1.6×106m/s的速度沿着与磁场垂直的方向射入B＝2.0×10-4T的匀强磁场中。求电子做匀速圆周运动的轨道半径和周期。 解：洛伦兹力提供向心力，首先列： 1、带电粒子在足够大的匀强磁场中垂直磁感线方向运动，运动轨迹是一个完整的圆； 2、分析粒子的圆周运动，要从粒子的动力学规律入手，由洛伦兹力提供向心力，得到相关物理量间之间的关系； 3、带电粒子在磁场中做圆周运动的周期只与粒子的比荷（电荷量与质量的比值q/m）和磁感应强度大小有关，与粒子速度大小无关。 课堂小结 洛伦兹力提供向心力 圆周运动的半径 圆周运动的周期 Lavf58.20.100 $$