人教版高中物理选择性必修第2册 第一章 安培力与洛伦兹力 3 带电粒子在匀强磁场中的运动.pptVIP

高中物理选择性必修第二册人教版第一章安培力与洛伦兹力

3带电粒子在匀强磁场中的运动1.理解带电粒子在B与v垂直时做匀速圆周运动。2.会推导带电粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径和周期。3.掌握带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题的解题方法。4.会分析带电粒子在组合场和复合场中的运动。

1|带电粒子在匀强磁场中的运动1.运动轨迹带电粒子(不计重力)以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场时:(1)当v∥B时,带电粒子将做①????运动。(2)当v⊥B时,带电粒子将做②????运动。2.洛伦兹力的作用效果洛伦兹力只改变带电粒子速度的方向,不改变带电粒子速度的大小,或者说洛伦兹

力不对带电粒子做功,不改变粒子的动能。匀速直线匀速圆周

2|带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径和周期1.运动条件:不计重力的带电粒子沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场。2.洛伦兹力的作用:提供带电粒子做圆周运动的③????,即qvB=?。3.基本公式a.半径:r=④????;b.周期:T=⑤????。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与粒子的运动速率和半径无关。向心力

判断正误，正确的画“√”，错误的画“?”。1.不计重力的带电粒子垂直射入匀强磁场后,其运动的周期与射入时的速度大小无

关。?()√提示:带电粒子垂直射入匀强磁场后做匀速圆周运动的周期为T=?,与射入时的速度大小无关。2.带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动,动能一定发生改变。?()?提示:洛伦兹力的方向总和运动方向垂直,所以洛伦兹力不做功,粒子的动能不变。3.在匀强磁场中,一带电粒子仅在磁场力作用下做匀速圆周运动,如果突然将磁场

的磁感应强度减为原来的一半,则粒子的轨道半径也减半。?()?提示:洛伦兹力不做功,粒子的运动速率不变,由R=?可知,B减半,粒子轨道半径变为原来的2倍。

4.带电粒子进入匀强磁场时,若v与B夹角为锐角,则带电粒子的轨迹为螺旋线。?()√提示:v与B夹角为锐角,带电粒子的运动为匀速圆周运动与匀速直线运动的合运动,

轨迹为螺旋线。5.在同一匀强磁场中,α粒子和质子均做匀速圆周运动,若它们动量大小相等,则α粒

子和质子受到的洛伦兹力之比为1∶2。?()√提示:两粒子的动量大小相等,质量之比为4∶1,则速度之比为1∶4,又电荷量之比为

2∶1,则洛伦兹力之比为1∶2。

1|对带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的理解情境如图所示,“上海光源”是坐落于上海的国家级大科学装置和多学科的实

验平台,其外形酷似鹦鹉螺。“上海光源”发出的光,是接近光速运动的电子在磁

场中做曲线运动改变运动方向时产生的电磁辐射。?

问题1.如果仅考虑磁场对电子的影响,若要让每个电子均在磁场中做匀速圆周运动,应

采取怎样的措施?提示:电子垂直于磁场方向进入匀强磁场。2.如果仅考虑磁场对电子的影响且每个电子均做匀速圆周运动,那么这些电子运动

轨迹半径大小是否有明显的区别?提示:电子做匀速圆周运动时,洛伦兹力提供向心力,有qvB=m?,则有R=?,由于电子的质量m、电荷量q、磁场的磁感应强度B均相同,电子的速度v均接近光速,因此

这些电子运动轨迹半径大小几乎相同。

带电粒子在匀强磁场中的运动的分析1.带电粒子垂直进入匀强磁场中,只受洛伦兹力,由其提供做匀速圆周运动的向心

力,运动半径r=?,运动周期T=?,除了半径和周期外,我们有时还分析粒子运动的速度、时间等问题。2.分析方法:“三定”,即一定圆心,二定半径,三定圆心角。(1)圆心的确定:因为洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直,洛伦兹力为粒子做圆周运

动提供了向心力,总是指向圆心。根据此点,我们可以很容易地找到圆周的圆心。

在实际问题中,圆心位置的确定通常有两种方法:①画出粒子运动中的任意两点(一般是射入和射出磁场的两点)的洛伦兹力的方向,

其延长线的交点即圆心,如图甲。

?②通过入射点或出射点作速度方向的垂线,再连接入射点和出射点,作其中垂线,这

两条线的交点就是圆周运动的圆心,如图乙。(2)半径的确定和计算:半径的计算一般是利用几何知识(三角函数关系、三角形知

识等)求解。

(3)圆心角的确定①利用好三个角的关系,即圆心角=速度偏转角=2倍弦切角。②利用好三角形尤其是直角三角形的相关知识,计算出圆心角θ,则带电粒子在磁场

中的运动时间t=?T。

2|带电粒子在有界匀强磁场中的运动常见的几种边界情况1.直线边界:从某一直线边界射入的粒子,再从这一边界射出时,速度与边界的夹角

相等,如图所示。?

2.平行边界:带电粒子在有平行边界的匀强磁场中运动,经常出现带电粒子恰好从

磁场另一侧飞出(或恰好飞不出)的临界问题。要寻