新教材 高中物理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课件新人教版选择性必修第二册.pptx

3.带电粒子在匀强磁场中的运动;

【素养目标】

1.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动．(科学思维)

2．了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用．(科学思维)

3．掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法，会推导带电粒子做匀速圆周运动的半径公式和周期公式．(科学思维);必备知识·自主学习;必备知识·自主学习;一、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_________运动．

(2)当v⊥B时，带电粒子将做_________运动．

2．洛伦兹力的特点

(1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的________，或者说洛伦兹力对带电粒子不做功．

(2)洛伦兹力总与粒子的运动方向________，对粒子起到了向心力的作用．;二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期

1．半径

一个电荷量为q的粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中以速度v运动，那么带电粒子

必须是v⊥B

F⊥v，不做功

所受的洛伦兹力为F＝________，由洛伦兹力提供向心力得________，由此可解得圆周运动的半径r＝____________．从这个结果可以看出，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．;?;走进科学

极光是由来自太阳的高能带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而使其发出各种颜色的光．被地球磁场俘获后，这些粒子将改变原有运动方向，向两极做半径逐渐减小的螺旋运动．

思考：为何这些粒子运动的半径会逐渐减小？这主要与哪些因素有关？;关键能力·合作探究;探究一带电粒子在匀强磁场中的运动

【情境探究】

如图所示，可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转．

(1)不加磁场时，电子束的运动轨迹如何？加上磁场时，电子束的运动轨迹如何？

(2)如果保持出射电子的速度不变，增大磁感应强度，轨迹圆半径如何变化？如果保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度，轨迹圆半径如何变化？;?;?;

要点笔记

带电粒子(不???重力)以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场时的运动轨迹：

(1)当v∥B时，带电粒子将做匀速直线运动；

(2)当v⊥B时，带电粒子将做匀速圆周运动．;【应用体验】

题型1半径公式和周期公式的简单应用

例1如图为洛伦兹力演示仪的结构图．励磁线

圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束

由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直．

电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，

磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节．下列说法正确的是()

A．仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变大

B．仅提高电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大

C．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大

D．仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大;?;题型2带电粒子在匀强磁场中的圆周运动

例2如图所示，一束电荷量为e的电子以垂直于磁场方向并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场(磁感应强度为B)中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ＝60°.求电子的质量和穿越磁场的时间．;解析：过M、N作入射方向和出射方向的垂线，两垂线交于O点，O点即为电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心，连接ON，过N作OM的垂线，垂足为P，如图所示，由直角三角形OPN知，电子的轨迹半径;?;【针对训练】

1.(多选)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k倍．两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动．与Ⅰ中运动的电子相比，Ⅱ中的电子()

A．运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍

B．加速度的大小是Ⅰ中的是k倍

C．做圆周运动的周期是Ⅰ中的k倍

D．做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等;?;探究二带电粒子在有界磁场中的圆周运动

【核心归纳】

1.圆心位置确定的两种方法

(1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆心(如图甲所示，P为入射点，M为出射点)．

(2)已知入射方向和出射点的位置时，可以

通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点

和出射点，作过其中点的垂线，这两条垂线

的交点就是圆心(如图乙所示，P为入射点，

M为出射点)．;?;3．几种常见有界匀强磁场

(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图甲、乙、丙所示);(2)平行边界(存在临界条件，如图丁、戊、己所示)

;

(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图庚所示);【应用体验】

题型1直线边界磁场