人教版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课件

第一章安培力与洛伦兹力带电粒子在匀强电场中的运动学习目标21、会比较安培力与洛伦兹力2、会分析带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的规律3、总结带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的思路知识回顾1.安培力与洛伦兹力2.洛伦兹力的方向和大小

安培力是洛伦兹力的宏观体现洛伦兹力是安培力的微观描述

方向：用左手定则

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？

电荷在磁场中只受洛伦兹力

洛伦兹力的方向始终与运动方向垂直只改变速度方向不改变速度大小电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动

提供电荷做匀速圆周运动的向心力1、粒子的受力分析2、洛伦兹力的特点如果沿着与磁场不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，你猜想的依据是什么？1、当V平行于B进入磁场：2、当V与B夹角为θ进入磁场：等距螺旋运动V等距螺旋运动匀速直线运动在方向垂直于纸面向里的匀强磁场的区域中，一垂直于磁场方向射入的带电粒子的运动轨迹如图所示，由于带电粒子运动过程中受到空气阻力的作用，因此带电粒子的动能逐渐减小，下列说法正确的是

(

)

√例1【解析】洛伦兹力是磁场对不平行于磁场的运动电荷的作用力，故A、B错；洛伦兹力总垂直于电荷的运动方向，始终不做功，不改变电荷的动能，但改变带电粒子的速度方向，故C错、D正确。1.下列说法正确的是()A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D．洛伦兹力对带电粒子不做功D针对训练【解析】通有交变电流的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿磁感线运动时不受洛伦兹力，所以一直保持原匀速直线运动状态不变，答案选D.A．做圆周运动B．沿轴线来回运动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动2.一个长螺线管中通有交变电流，电流方向和大小不断变化，把一个带电粒子沿管轴线匀速射入管中，不计重力，粒子将在管中（）DB一定，r与v成正比，r与q/m也成反比。洛伦兹力提供向心力：圆周运动的半径：匀速圆周运动的周期：将代入，可得B一定,T只由粒子的q/m决定,与v无关

。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？观察带电粒子的运动径迹1.3-2是洛伦兹力演示仪的示意图。电子枪可以发射电子束。玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。励磁线圈能够在两个线圈之间产生匀强磁场，磁场的方向与两个线圈中心的连线平行。分别预测下列情况下带电粒子的运动径迹，然后用洛伦兹力演示仪进行检验。1.不加磁场。2.在玻璃泡中施加沿两线圈中心连线方向、由纸面指向读者的磁场。3.保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度。4.保持磁感应强度不变，改变出射电子速度的大小和方向。

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。例2解：（1）粒子所受重力重力与洛伦兹力之比可见，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所受洛伦兹力（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

（1）带电粒子做圆周运动的半径；

例3（2）带电粒子做圆周运动的周期；

（3）带电粒子定向移动形成的等效电流的大小。

√针对训练4.(2024·山西忻州期末)（带电粒子在直线边界磁场中的运动）如图所示，三个相同的粒子（粒子所受的重力忽略不

√1.圆心的确定圆心位置的确定通常有以下两种基本方法：(1)已知入射方向和出射方向时，可以过入射点和出射点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(如图甲所示，P为入射点，M为出射点)。(2)已知入射方向和出射点的位置时，可以过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作连线的中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图乙所示，P为入射点，M为出射点)。3.粒子速度偏向角速度的偏向角φ＝圆弧所对的圆心角(回旋角)θ＝弦切角α的2倍。(如图)

如图所示，一带电荷量为2.0×10－9C、质量为1.8×10－16kg的粒子，从直线上一点O沿与PO方向成30°角的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，经过1.5×10－6s后到达直线上的P点，求：(1)粒子做圆周运动的周期；例4答案1.8×10－6s作出粒子的运动轨迹，如图所示，由图可知粒子由O到P的大圆弧所对的圆心角为300°，(2)磁感应强度B的大小；答案0.314T(3)若O、P之间的距离为0.1m，则粒子的运动速度的大小。答案3.49×105

m/s5.如图所示，在平面坐标系xOy的第一象限内，存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为