1.3带电粒子在匀强磁场中的运动 课件（共24张PPT）-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

§3 带电粒子在匀强磁场中的运动 第一章 安培力与洛伦兹力 高中物理(人教版2019)选择性必修第二册 在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。如果沿着与磁场垂直的方向发射一束带电粒子，请猜想这束粒子在匀强磁场中的运动径迹？ 新课引入 一 思考与讨论1 (1)带电粒子平行射入匀强磁场会做什么运动？ (2)带电粒子垂直射入匀强磁场会做什么运动？ ???? ? ???? ? ???? ? ???? ? ???? ? ???? ? 带电粒子在匀强磁场中的运动 + 洛伦兹力提供向心力，电荷做匀速圆周运动 思考与讨论2 (1)保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，电子束径迹如何变化？ (2)保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度，电子束径迹如何变化？ 一 带电粒子在匀强磁场中的运动 一 带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)不加磁场，电子束的运动轨迹？ (2)励磁电流方向如图所示，此时的磁场方向？ (3)该实验中是如何改变磁感应强度大小？如何改变出射电子速度的大小？ 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供： 带电粒子做圆周运动的轨道半径： 运动周期： ；带电粒子的周期与轨道半径和速度无关。 二 带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径和周期 典例分析 【例题】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。 解：(1)粒子所受的重力：G ＝ mg ＝ 1.67×10-27×9.8 N ＝ 1.64×10-26 N 所受的洛伦兹力：F ＝ qvB ＝ 1.6×10-19×5×105×0.2 N ＝ 1.6×10-14 N 重力与洛伦兹力之比： 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。 如图所示，在一矩形区域内有磁感应强度方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场宽度为d。不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，粒子飞出磁场时偏离原方向60°角 圆心、半径和运动时间的确定 圆心的确定: 两线定一“心” 方法1：进、出两点的速度方向，左手定则确定两点处洛伦兹力F的方向，其交点即为圆心； 方法2：已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，则可作出此两点的连线的中垂线，两线交点即为圆心。 圆心、半径和运动时间的确定 如图所示，在一矩形区域内有磁感应强度方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场宽度为d。不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，粒子飞出磁场时偏离原方向60°角 圆心、半径和运动时间的确定 练习1：如图所示，半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B，带电粒子以速率v从A点沿半径方向射入磁场，从B点射出磁场，速度的偏转角为60°，不计重力，则该粒子的比荷为： 对于圆形磁场，带电粒子的入射方向指向圆心时，出磁场时速度的反方向同样指向圆心。 圆心、半径和运动时间的确定 练习2：如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m，电荷量为q的正电荷（重力忽略不计）以速度v沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了θ角。磁场的磁感应强度大小为（　　） B 圆心、半径和运动时间的确定 解题思路： (1)确定圆心，画轨迹、几何方法求半径和圆心角。 (2)根据匀速圆周运动的规律公式找各物理量之间的联系。 带电粒子在常见磁场中的运动 （1）对于有直线边界的磁场，带电粒子射入磁场时速度与边界的夹角，等于射出磁场时速度与边界的夹角，即进出磁场具有对称性。 （2）有两平行直线编辑的磁场粒子的运动轨迹特点存在临界界条件。 带电粒子在匀强磁场中的运动 粒子在磁场中运动分析 带电粒子在磁场中运动的r和T ... ...