1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 课件 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第3节 带电粒子在匀强磁场中的运动 第一章 安培力与洛伦兹力 1 【理论探究】 问题1：判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小方向及运动性质. 匀速直线运动 F=qvB F=0 【探究一：带电粒子在匀强磁场中的运动】 猜想： 匀速圆周运动 ？ 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 课堂引入 小贴士 质子质量1.6×10-27kg 电荷量为1.6×10-19C 某粒子速度5×105m/s；磁感应强度为0.2T V - F洛                 V - F洛 V - F洛 V - F洛 洛伦兹力只起向心力的作用，所以只在洛仑兹力的作用下，带电粒子将作匀速圆周运动. 洛伦兹力对带电粒子不做功，使得粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不改变；而且洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用. 推理验证 励磁线圈 玻璃泡 选择开关 洛伦兹力演示仪 电子枪 实验验证 仪器结构 电子抢 玻璃泡 磁场 实验验证 仪器结构 01 励磁线圈 仪器结构 01 电子枪 加速电压选择挡 仪器结构 01 洛伦兹力演示仪 洛伦兹力演示仪 实验验证 不加磁场，电子束的径迹是一条直线 加磁场，电子束的径迹是为圆 问题：电子束的在磁场中匀速圆周运动半径和周期什么规律？ 实验现象 理论分析 问题2：一带电量为q质量为m速度为v的带电粒子,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，试推导其作圆周运动的半径和周期分别是多大？ 说明: (1)轨道半径与粒子的运动速率成正比. (2)周期与圆半径及运动速率均无关. 03 带电粒子在匀强磁场中运动的基本分析思路 13 V V V V 带电粒子做圆周运动的分析方法 V V （1）几个有关的角及其关系： Ａ v v O’ α Ｂ θ θ θ‘ Φ(偏转角） 粒子速度的偏转角φ等于圆心角α，并等于AB弦与切线的夹角θ（弦切角）的２倍．即φ=α=2θ 带电粒子做圆周运动的分析方法 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 （2）确定圆心： 已知入射方向和出射方向, 与速度垂直的半径交点就是圆弧轨道的圆心。 已知入射方向和出射点的位置时，半径与弦中垂线的交点就是圆弧轨道的圆心。 V P M O V0 P M O V 带电粒子做圆周运动的分析方法 （3）确定半径： 一般利用几何知识，常用解三角形的方法。 （4）确定运动时间：利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于计算出圆心角的大小，由公式可求出运动时间。 带电粒子做圆周运动的分析方法 解决带电粒子在匀强磁场中运动的基本环节 找圆心： 已知两个速度方向：可找到两条半径，其交点是圆心。 已知入射方向和出射点的位置：通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。 v v O v O 定半径： 几何法求半径 公式求半径 算时间： qB T t = q m p q = 2 θ θ α α α θ = 2α 注意：θ 应以弧度表示 匀强磁场中做匀速圆周运动的解题三步法 画轨迹 找联系 用规律 画出轨迹，并确定圆心，利用几何方法求半径 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，在磁场中运动的时间与周期相联系 牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期用规律公式，半径公式。 - B v v + × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × B $$