物理选修3-1.1

1、物理选修物理选修3-1第三章第6节 带电粒子在匀强磁场中的运动刘建霞【学习目标】【学习目标】1理解带电粒子的初度方向与磁感应强度方向垂理解带电粒子的初度方向与磁感应强度方向垂 直时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。直时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。2会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 的半径公式的半径公式r=mv/qB、周期公式、周期公式T=2m/qB，知道，知道它们与哪些因素有关，并会应用它们解答有关问题。它们与哪些因素有关，并会应用它们解答有关问题。 （本节不计粒子重力）（本节不计粒子重力）新课导学：新课导学：自主研习：自主研习：阅

2、读教材第阅读教材第99页完成以下填空：页完成以下填空：问题一：问题一：带电粒子在匀强磁场中的运动（实验验证）1洛伦兹力演示仪的构造和工作原理：A.洛伦兹力演示仪的工作原理电子束由_产生，玻璃泡内充有_，在电子束通过时能够显示_。励磁线圈能够在两个线圈之间产生_， 磁场的方向与_平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过_和_来调节。励磁线圈的电流励磁线圈的电流电子枪电子枪稀薄的气体稀薄的气体电子的径迹电子的径迹匀强磁场匀强磁场两个线圈中心的连线两个线圈中心的连线电子枪的加速电压电子枪的加速电压B.用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转（电子速度方向与磁场方向垂直垂直演示前，演示前，先讨论

3、以下径迹先讨论以下径迹)（1）不加磁场时，观察电子束的径迹（2）加垂直纸面向外的磁场时，观察电子束的径迹（3）保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度，观察电子束径迹的变化（4）保持出射电子的速度不变，增大磁感应强度，观察电子束径迹的变化半径变大半径变大直线直线圆圆半径变小半径变小实验结论:沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在子，在_运动。运动。匀强磁场中做匀速圆周匀强磁场中做匀速圆周新课导学：新课导学：自主研习：自主研习：问题二：带电粒子在匀强磁场中的运动（理论分析）问题二：带电粒子在匀强磁场中的运动（理论分析）一带电量为一带电量为 q ，质量为，质量

4、为m ，速度为，速度为v的带电粒子（不计的带电粒子（不计重力）垂直进入磁感应强度为重力）垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，如右的匀强磁场中，如右图所示。请思考下列问题：图所示。请思考下列问题：带电粒子所受的洛伦兹力带电粒子所受的洛伦兹力F的方向与的方向与 速度速度v 的方向是什么关系？的方向是什么关系？带电粒子所受的洛伦兹力带电粒子所受的洛伦兹力F改变粒子运动速度改变粒子运动速度v的大小的大小和方向吗？做功吗？和方向吗？做功吗？带电粒子所受的洛伦兹力带电粒子所受的洛伦兹力F的方向和大小是否变化？的方向和大小是否变化？大小不变大小不变,方向时刻变化方向时刻变化垂直垂直只改变速度的方向，不做功只

5、改变速度的方向，不做功带电粒子在匀强磁场中将做匀速圆周运动的向心力由谁带电粒子在匀强磁场中将做匀速圆周运动的向心力由谁提供？提供？请利用圆周运动和磁场的有关知识推导：带电粒子在匀请利用圆周运动和磁场的有关知识推导：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半强磁场中做匀速圆周运动的轨道半R和运动周期和运动周期T表达表达式。并总结它们与带电粒子的速度和该磁场的关系。式。并总结它们与带电粒子的速度和该磁场的关系。由qvB=mv/r 得r=mv/qB,又T=2r/v 得T=2m/qB洛伦兹力洛伦兹力课堂检测课堂检测:1.洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场

6、中做匀速圆周运动，下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度中均标有带正电荷粒子的运动速度v、洛伦兹力、洛伦兹力F及磁场及磁场B的方的方向，虚线圆表示粒子的轨迹，其中可能正确的是（向，虚线圆表示粒子的轨迹，其中可能正确的是（ ）2(多选多选)在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一个磁感应强度是原来磁感应强度顺利垂直进入另一个磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强倍的匀强磁场中，则（磁场中，则（ ）A、粒子的速率加倍，周期减半、粒子的速率加倍，周期减半 B、粒子速率不变，轨道半径减半、粒子速率不变，轨道半径减半C、粒子速率减半，

7、轨道半径变为原来的、粒子速率减半，轨道半径变为原来的1/4D、粒子速率不变，周期减半、粒子速率不变，周期减半BDA3. （全国卷全国卷I）如图，如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁方分别有垂直于图平面的匀强磁 场（未画出）。一场（未画出）。一带电粒子从紧贴铝板上表面的带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射点垂直于铝板向上射出，从出，从Q点穿过铝板后到达点穿过铝板后到达PQ的中点的中点O，已知粒子穿，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力。铝板上方和下方的磁感

8、应强度不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度 大小之比为（大小之比为（ ） A2 B C1 D4.同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中，同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中，其运动轨迹如右图所示，则可知：其运动轨迹如右图所示，则可知： （1）带电粒子进入磁场的速度值有几个？）带电粒子进入磁场的速度值有几个？（2）这些速度的大小关系为）这些速度的大小关系为 （3）三束粒子从）三束粒子从O点出发分别到达点出发分别到达1、2、3点所用时间点所用时间的大小关系为的大小关系为 三个t1=t2=t3V3V2V1D温馨提示温馨提示：T=2m/qB r=mv/qB5.已知氚核的质量约为质子的三倍

9、已知氚核的质量约为质子的三倍,带正电荷电荷量为带正电荷电荷量为一个元电荷一个元电荷,粒子即氦原子核粒子即氦原子核,质量约为质子的四倍质量约为质子的四倍,带正电荷带正电荷,电荷量为元电荷的两倍电荷量为元电荷的两倍.现在质子、氚核和现在质子、氚核和粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,求它们的求它们的速度大小相等时的运动半径之比速度大小相等时的运动半径之比及及运动周期之比：运动周期之比：解：由解：由qvB=mv2/R得半径得半径R=mv/qB又各粒子的又各粒子的v、B相同相同, 且且m1：m2：m3=1：3：4 q1：q2：q3=1：1：2,因此因此R1:R2:R3=m1/q1:m2/q2:m3/q3=1：3：2又又T=2 R/v得得T=2 m/qB因此因此T1:T2:T3=m1/q1:m2/q2:m3/q3=1:3:2课堂小结：1、沿着与磁场垂直的方向射入磁场的