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 1 3 带电粒子在匀强磁场中的运动.ppt

高中物理选择性必修第二册人教版;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.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匀速直线????运动。

(2)当v⊥B时,带电粒子将做②匀速圆周????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。;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向心力????,即qvB=?。

3.基本公式

a.半径:r=④?????????;

b.周期:T=⑤?????????。

带电粒子在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。;1.如果运动电荷在磁场中仅受洛伦兹力作用,则它在磁场中的运动不可能是匀变速

运动。?(√)

2.一个可自由移动的带电粒子(重力忽略不计)在匀强电场、匀强磁场同时存在的

空间中可能出现的运动状态是匀速圆周运动。?(?????)

3.在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子,当磁感应强度的大

小突然减小为?时,这个带电粒子的速率不变,周期加倍。?(√)

4.在匀强磁场中,一个带电粒子正在做匀速圆周运动,如果突然将它的速度增大到

原来的2倍,那么粒子运动的轨迹半径和周期都增大为原来的2倍。?(?????)

由r=?知,m、q、B一定时,轨迹半径与速度成正比,速度变为原来的2倍,故轨迹半

径变为原来的2倍;由T=?知m、q、B一定时,周期与速度无关,故周期不变。;5.质子?H)和α粒子?He)在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动,则质子的动能

E1和α粒子的动能E2之比等于4∶1。?(?????)

因qvB=?,则粒子运动的速率v=?,动能Ek=?mv2=?,所以质子和α粒子的动

能之比等于1∶1。;1|带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的理解;问题

1.若电???平行射入“上海光源”中的匀强磁场,其运动状态是怎样的?若电子垂直

射入“上海光源”中的匀强磁场,其运动状态又是怎样的?

提示:平行射入时电子做匀速直线运动,垂直射入时电子做匀速圆周运动。

2.假设图乙为“上海光源”中电子运动的部分图示,电子受到怎样的力的作用?这个力和电子的速度的关系是怎样的?这个力对电子的运动有什么作用?这个力做功吗?

提示:电子受到垂直于速度方向的洛伦兹力的作用。洛伦兹力只改变速度的方向,

不改变速度的大小,即洛伦兹力不做功。

3.一电荷量为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,其运动半径r和周期T分别为多大?

提示:粒子做匀速圆周运动所需的向心力F=m?是由粒子所受的洛伦兹力提供的,

所以qvB=?,由此得出r=?,T=?=?。;4.带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹半径和什么因素有关?周期又与什么因素有关?

提示:轨迹半径与粒子的比荷、速度及磁感应强度有关,运动周期与粒子的比荷、

磁感应强度有关。

5.在匀强磁场中,如果带电粒子的运动方向不和磁感应强度方向垂直,也不平行,它

的运动轨迹是什么样的曲线?

提示:等距螺旋。将带电粒子的速度分解为垂直于B的分量v1和平行于B的分量v2,

因为v1和B垂直,受到洛伦兹力qv1B,此力使粒子在垂直于B的平面内做匀速圆周运

动;v2和B平行,在此方向上粒子不受洛伦兹力,故粒子在沿B的方向上做匀速直线运

动,可见粒子的合运动的轨迹是等距螺旋。;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