物理选择性必修 第二册带电粒子在匀强磁场中的运动教学课件ppt

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1.洛伦兹力的方向如何判断？
2.洛伦兹力的大小如何计算？
F＝qvBsinθ（ θ是v与B间的夹角）
只改变v方向，不改变v大小 ，对运动电荷永不做功
在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。如果在磁场中发射一束带电粒子，判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向。
带电粒子平行射入匀强磁场----匀速直线运动。
带电粒子垂直射入匀强磁场----带电粒子将会做什么运动？
例1：一个质量为 1.6×10-27 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。求出粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比。
电子 质子 α粒子 正负离子等
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。
洛伦兹力演示仪探究带电粒子在磁场中运动轨迹
不加磁场或V∥B，电子束的径迹是匀速直线运动
当V⊥B时，电子束的径迹是匀速圆周运动
当V与B夹一般角度时，电子束的径迹是等距螺旋运动
不计重力时带电粒子在磁场中运动总结
二、不计重力作用下粒子在磁场中运动
1、速度与磁场平行时，粒子做匀速直线运动
2、速度与磁场垂直时，粒子做匀圆周运动
3、速度与磁场成一定角度，粒子做等距螺旋运动
三、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和半径
（1）速度越大，运转半径越大
（2）磁感应强度越大，半径越小
（4）mv/qB称为运转半径，有几何关系提到出来的称为几何半径
（3）比荷越大半径越小
（1）周期大小与速度大小无关
（2）比荷越大周期越短
（3）带电粒子在磁场中运动求时间
例2、一个质量为 1.6×10-27 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）粒子在磁场中运动的轨道半径； （2）粒子做匀速圆周运动的周期。
例3、【2023年海南高考卷物理真题2】如图所示，带正电不计重力的 粒子竖直向下射入垂直纸面向里的匀强磁场，关于小球运动和 受力说法正确的是（    ）A．小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右B．小球运动过程中的速度不变C．小球运动过程的加速度保持不变D．小球受到的洛伦兹力对小球做正功
四、带电粒子在有界磁场中运动处理
（1）圆的切线与半径垂直
（2）弦切角等于圆心角的一般
（3）弦的垂直平分线过圆心
（4）速度偏向角等于圆心角
（5）优弧弦长越长弧长越长
（1）轨迹凹向洛伦兹力方向
（2）同一边界射入射出磁场，多少度角射入，多少度叫射出
（3）审题时刻关注多少度角射入，多少度角射出
（4）能够确定圆心位置，先定心后画轨
（没有同一边界构建同一边界）
（1）已知两个速度方向，作两速度垂线，交点为圆心
（2）已知一个速度方向和一条弦，作速度垂线弦的垂直平分线， 交点为圆心
（3）已知速度大小和方向
大小定半径长度，方向定圆心位置
情景一：如图，若已知入射点P、出射点M及其两 点的速度方向，如何确定带电粒子运动轨 迹圆心？
情景二：如图，若已知入射点P及速度方向、出射 点M的位置，如何确定带电粒子运动轨迹 圆心？
（1）运转半径等于几何半径
可求磁感应强度B、长度L、运动电荷的比荷q/m
情景一：如图，若已知入射点P、出射点M及其两点的速度方向， 且已知粒子到M点后速度偏转角为θ，磁场宽度为L,则带 电粒子在磁场中运动轨迹半径为多少？
情景二：如图，若粒子在P点垂直于磁场左边界入射，且从M点 飞出，若已知M点距P点粒子入射线方向上的Q点距离为 H，磁场宽度为L,则带电粒子在磁场中运动轨迹半径 为多少？
练习1．直线MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场，电子1 从磁场边界上的a点垂直MN和磁场方向射入磁场，经t1 时间从b点离开磁场．之后电子2也由a点沿图示方向 以相同速率垂直磁场 方向射入磁场，经t2 时间从a、b连线的中 点c离开磁场，则 t1：t2（　） A．2：3 B．2：1 C．3：1 D．3：2
练习2．如图所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁 场。一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域，当速度大小 为vb时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为tb，当速度大小 为vc时，从c点离开磁场，在磁场中 运动的时间为tc，不计粒子重力。 则（　　）A．vb：vc＝1：2，tb：tc＝2：1B．vb：vc＝2：2，tb：tc＝1：2C．vb：vc＝2：1，tb：tc＝2：1D．vb：vc＝1：2，tb：tc＝1：2
练习3．有平行边界的匀强磁场宽度为L，一带电粒子（质量为m，带 电量为q，重力不计）从A点以速度v入射到磁场中，速度方向与边 界线成θ＝30°，从B点离开磁场（AB的连线与磁场边界垂直）， 则：（　　）A．磁场的磁感应强度为B＝B．带电粒子速度方向的偏转角为60°C．带电粒子在磁场中的运动的半径是D．带电粒子在磁场中的运动时间为t＝
练习4、磁感强度为B的匀强磁场，垂直穿过平面直角坐 标系的第I象限．一质量为m，带电量为q的粒子以速 度V从O点沿着与y轴夹角为30°方向进入磁场，运动 到A点时的速度方向平行于x轴，那么( )A．粒子带正电B．粒子带负电C．粒子由O到A经历时间D．粒子的速度没有变化
五、带电粒子在磁场中运动临界轨迹
1、已知速度方向，未知速度大小
2、已知速度方向，未知速度大小
3、带电粒子在未知区域磁场中运动问题
2、条件：磁场区域半径等于粒子运转半径
（1）平行射入同一点射出（2）射出时速度方向不同