高中物理 人教版（2019）选择性必修 第二册 1.3带电粒子在匀强磁 场中的运动（29张PPT）

(课件网) 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 目 录 CONTENTS 1 学习目标 2 新课讲解 3 当堂小练 1.知道带电粒子在磁场中做什么运动. 2.能推导带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式和周期公式. （重点） 学习目标 讨论： 若带电粒子（不计重力）以沿着与匀强磁场垂直的方向射入磁场，粒子将如何运动？ + v B 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 新课讲解 2、洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，洛伦兹力只会改变粒子速度的方向，不会改变其大小。 1、由于是匀强磁场，洛伦兹力大小保持不变 + v B F=qvB + 所以，沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因素有关？ 思路: 带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。 可见r与速度v、磁感应强度B、粒子的比荷有关 实验演示：洛伦兹力演示仪 亥姆霍兹线圈 电子枪 加速电压选择挡 ②励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场 ①加速电场：作用是改变电子束出射的速度 不加磁场时观察电子束的径迹。 给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心连线方向，由纸内指向读者的磁场，观察电子束的径迹。 保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化。 保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化。 不加磁场时观察电子束的径迹。 给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心连线方向，由纸内指向读者的磁场，观察电子束的径迹。 保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化。 保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化。 直线 圆周 B增大时，圆周运动的半径减小；反之半径增大。 速度增大时，圆周运动的半径增大；反之半径减小。 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期有何特征？ 可见同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关 一个质量为 1.67×10-27 kg、电荷量为 1.6×10-19 C 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 0.2 T 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。 【例题】 依据所给数据分别计算出带电粒子所受的重力和洛伦兹力，就可求出所受重力与洛伦兹力之比。带电粒子在匀强磁场中受洛伦兹力并做匀速圆周运动，由此可以求出粒子运动的轨道半径及周期 分析 当堂小练 解: 可见，带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力远大于重力，重力作用的影响可以忽略。 重力与洛伦兹力之比 F＝ qvB ＝ 1.6×10-19×5×105×0.2N ＝ 1.6×10-14N 所受的洛伦兹力 G ＝mg＝1.67×10-27×9.8 N ＝ 1.64×10-26N （1）粒子所受的重力 （2）带电粒子所受的洛伦兹力为 由此得到粒子在磁场中运动的轨道半径 洛伦兹力提供向心力，故 F ＝ qvB （3）粒子做匀速圆周运动的周期 三、带电粒子在磁场中运动情况研究 1、找圆心： 2、定半径： 3、确定运动时间： 新课讲解 1．圆心的确定 (1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别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弧轨道的圆心(如图a所示，图中P为入射点，M为出射点)。 (2)已知入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图b所示，图中P为入射点，M为出射点)。 2.带电粒子在不同边界磁场中的运动 (1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示) (2)平行边界(存在临界条件， ... ...