第3节　带电粒子在匀强磁场中的运动 教学课件

物理第一章安培力与洛伦兹力第3节带电粒子在匀强磁场中的运动[学习目标]1．了解带电粒子在匀强磁场中的运动规律。2．掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式及应用。01必备知识素养奠基02关键能力素养形成03分层演练素养达标知识点1带电粒子在匀强磁场中的运动理论分析所以，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。知识点2带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期1．洛伦兹力演示仪：电子枪能产生__________，玻璃泡内的稀薄气体能显示____________，励磁线圈能产生与两线圈中心连线平行的______磁场。电子束电子的径迹匀强2．演示仪中电子轨迹特点(1)不加磁场时，电子束的径迹是____________。(2)给励磁线圈通电后，电子束的轨迹是______。(3)磁感应强度或电子的速度改变时，圆的半径____________。一条直线圆发生变化qvB[判一判](1)带电粒子进入匀强磁场后一定做匀速圆周运动。(

)(2)运动电荷在匀强磁场中做圆周运动的周期与速度无关。(

)(3)运动电荷进入磁场后(无其他场)可能做匀速圆周运动，不可能做类平抛运动。(

)(4)运动电荷进入磁场后(无其他场)可能做匀加速直线运动，不可能做匀速直线运动。(

)×√×√1．(带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题)如图所示，水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将(

)A．沿路径a运动，轨迹是圆B．沿路径a运动，轨迹半径越来越大C．沿路径a运动，轨迹半径越来越小D．沿路径b运动，轨迹半径越来越小√√√√4．(带电粒子在匀强磁场中的圆周运动)如图所示，圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是(

)A．a粒子动能最大B．c粒子速率最大C．b粒子在磁场中运动时间最长D．它们做圆周运动的周期Ta<Tb<Tc√探究一带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题【问题导引】如图所示的装置是用来演示电子在匀强磁场中运动轨迹的装置。(1)当不加磁场时，电子的运动轨迹如何？当加上磁场时，电子的运动轨迹如何？(2)如果保持电子的速度大小不变，增大磁感应强度，圆半径如何变化？如果保持磁场强弱不变，增大电子的速度，圆半径如何变化？提示：(1)是一条直线是一个圆周(2)半径减小半径增大【例1】两个质量分别为m1、m2的带电粒子以同一速度从同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的运动轨迹如图所示。粒子a的运动轨迹半径为r1，粒子b的运动轨迹半径为r2，且r2＝2r1，q1、q2分别是粒子a、b所带的电荷量，则(

)√[针对训练1]粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电。让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。已知磁场方向垂直于纸面向里。如图所示的四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是(

)√探究二带电粒子在匀强磁场中的圆周运动【问题导引】1．带电粒子在磁场中运动的轨迹由哪些因素决定？2．带电粒子在磁场中运动的时间与哪些因素有关？提示：1.初始条件和力。2．周期和圆心角(或者速率和弧长)。2．分析方法——三找：研究带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的问题，应“一找圆心，二找半径，三找圆心角”。(1)圆心的确定：因为洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，洛伦兹力为粒子做圆周运动提供了向心力，总是指向圆心。根据此点，我们可以很容易地找到圆周的圆心。在实际问题中，圆心位置的确定极为重要，通常有两种方法：①画出粒子运动中的任意两点(一般是射入和射出磁场的两点)的洛伦兹力的方向，其延长线的交点即为圆心，如图甲。

②通过入射点或出射点作速度方向的垂线，再连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条线的交点就是圆弧轨道的圆心，如图乙。3．几种常见的不同边界磁场中的运动规律(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图甲、乙、丙所示)(2)平行边界(存在临界条件，如图丁、戊、己所示)(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图庚所示)√【例3】如图所示，一电荷量为2.0×10－9C、质量为1.8×10－16kg的粒子，在直线上一点O沿与直线夹角为30°方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，经过1.5×10－6s后到达直线上另一点P，求：(1)粒子做圆周运动的周期；(2)磁感应强度B的大小；(3)若O、P之间的距离为0.1m，粒子的运动速度。[答案]