高中人教版 (2019)带电粒子在匀强磁场中的运动教学ppt课件

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高中物理选择性必修第二册
带电粒子在匀强磁场中的运动
带电粒子在磁场中运动的r和T
粒子在磁场中的运动分析
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不计重力的带电粒子，请猜想这束粒子在匀强磁场中的运动径迹，你猜想的依据是什么？
1.匀速直线运动:当带电粒子以速度v沿平行于磁场方向进入匀强磁场后,粒子所受洛伦兹力为零,所以粒子将以速度v做匀速直线运动.
当θ=0°或θ=180°时，F=0。
2.匀速圆周运动:当带电粒子垂直射入匀强磁场中时,粒子所受洛伦兹力总是与粒子的运动方向垂直,只改变粒子速度的方向,不改变粒子速度的大小。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
垂直射入磁场的带电粒子（m，q）在匀强磁场中做匀速圆周运动，圆周的半径可能与哪些因素有关？周期可能与哪些因素有关？
带电粒子在磁场中的运动半径和周期
玻璃泡 玻璃泡内充有稀薄的气体（低压水银蒸汽），电子束通过时能够显示电子的径迹。
励磁线圈（亥姆霍兹线圈）：能在两线圈之间产生平行于两线圈中心连线的匀强磁场.
2.沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,在匀强磁场中做圆周运动;
3.磁场强度不变,粒子射入的速度增加,轨道半径也增大;
4.粒子射入速度不变,磁场强度增大,轨道半径减小.
1.不加磁场时，带电粒子做匀速直线运动;
粒子做圆周运动的半径与周期
将 代入，可得
一个质量为1.67×10-27kg、电荷量为1.6×10-19C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0.2T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）粒子所受重力
（2）洛伦兹力提供向心力，因此
由此得到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
带电粒子在磁场中的运动分析
知识准备1:几种常见粒子
3.某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。
1.带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。
2.带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。
1.已知入射方向和出射方向时，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。
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，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心。
粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间为多少？
带电粒子在磁场中运动的分析思路
1.画轨迹：即确定圆心，画出轨迹并通过几何方法求半径。2.找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，运动的时间与周期相联系。3.用规律：运用牛顿第二定律和匀速圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式。