《新教材2023版高中物理第一章安培力与洛伦兹力3.带电粒子在匀强磁场中的运动课件新人教版选择性必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材2023版高中物理第一章安培力与洛伦兹力3.带电粒子在匀强磁场中的运动课件新人教版选择性必修第二册（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.带电粒子在匀强磁场中的运动【素养目标】1.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动(科学思维)2了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用(科学思维)3掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法，会推导带电粒子做匀速圆周运动的半径公式和周期公式(科学思维)必必备知知识自主学自主学习关关键能力能力合作探究合作探究随堂演随堂演练达达标自自测必必备知知识自主学自主学习一、带电粒子在匀强磁场中的运动1运动轨迹带电粒子(不计重力)以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场时：(1)当vB时，带电粒子将做_运动(2)当vB时，带电粒子将做_运动2洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的
2、_，或者说洛伦兹力对带电粒子不做功(2)洛伦兹力总与粒子的运动方向_，对粒子起到了向心力的作用匀速直线匀速圆周大小垂直二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期1半径一个电荷量为q的粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中以速度v运动，那么带电粒子 必须是vB Fv，不做功所受的洛伦兹力为F_，由洛伦兹力提供向心力得_，由此可解得圆周运动的半径r_从这个结果可以看出，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与它的质量、速度成正比，与电荷量、磁感应强度成反比qvB走 进 科 学极光是由来自太阳的高能带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而使其发出各种颜色的光被地球磁场俘获后，
3、这些粒子将改变原有运动方向，向两极做半径逐渐减小的螺旋运动思考：为何这些粒子运动的半径会逐渐减小？这主要与哪些因素有关？关关键能力能力合作探究合作探究探究一带电粒子在匀强磁场中的运动【情境探究】如图所示，可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转(1)不加磁场时，电子束的运动轨迹如何？加上磁场时，电子束的运动轨迹如何？(2)如果保持出射电子的速度不变，增大磁感应强度，轨迹圆半径如何变化？如果保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度，轨迹圆半径如何变化？要点笔记带电粒子(不计重力)以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场时的运动轨迹：(1)当vB时，带电粒子将做匀速直线运动；(2)当vB时，带
4、电粒子将做匀速圆周运动【应用体验】题型1半径公式和周期公式的简单应用例1 如图为洛伦兹力演示仪的结构图励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节下列说法正确的是()A仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变大B仅提高电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大C仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大D仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大答案：B题型2带电粒子在匀强磁场中的圆周运动例2 如图所示，一束电荷量为e的电子以垂直于磁场方向并垂直于磁场边界的速度v射入宽
5、度为d的匀强磁场(磁感应强度为B)中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为60.求电子的质量和穿越磁场的时间【针对训练】1.(多选)有两个匀强磁场区域和，中的磁感应强度是中的k倍两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动与中运动的电子相比，中的电子()A运动轨迹的半径是中的k倍B加速度的大小是中的是k倍C做圆周运动的周期是中的k倍D做圆周运动的角速度与中的相等答案：AC探究二带电粒子在有界磁场中的圆周运动【核心归纳】1.圆心位置确定的两种方法(1)已知入射方向和出射方向时，可通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心(如图甲所示，P为入射点，M为出射点)(
6、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，作过其中点的垂线，这两条垂线的交点就是圆心(如图乙所示，P为入射点，M为出射点)3几种常见有界匀强磁场(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)【应用体验】题型1直线边界磁场例3 如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场一带电粒子在P点以与x轴正方向成60的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OPa.不计重力根据上述信息可以得出()A带电粒子在磁场
7、中运动的轨迹方程B带电粒子在磁场中运动的速率C带电粒子在磁场中运动的时间D该匀强磁场的磁感应强度答案：A题型2圆形边界磁场例4 2022辽宁卷粒子物理研究中使用的一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示内圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器两个粒子先后从P点沿径向射入磁场，粒子1沿直线通过磁场区域后打在探测器上的M点粒子2经磁场偏转后打在探测器上的N点装置内部为真空状态，忽略粒子重力及粒子间相互作用力下列说法正确的是()A粒子1可能为中子B粒子2可能为电子C若增大磁感应强度，粒子1可能打在探测器上的Q点D若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探测器上的Q点答案：AD答案：C答案：B3.如图
8、所示，在正方形abcd范围内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，两个相同的电子以不同的速率从a点沿ab方向垂直磁场方向射入磁场，其中甲电子从c点射出，乙电子从d点射出不计电子重力，则甲、乙两电子()A速率之比为12B在磁场中运动的周期之比为12C速度偏转角之比为12D在磁场中运动时，动能和动量均不变答案：C随堂演随堂演练达达标自自测答案：A2.如图所示，有界匀强磁场边界线SPMN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60角，设粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2，则t1t2为(重力不计)()A13 B43C11 D32答案：D答案：D答案：D5.(多选)如图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿AB方向射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则()A从P射出的粒子速度大B从Q射出的粒子速度大C从P射出的粒子，在磁场中运动的时间长D两粒子在磁场中运动的时间一样长答案：BD
