人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 3 带电粒子在匀强磁场中的运动 (3).ppt

典例剖析【例2】如图所示,在xOy平面内,y≥0的区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,一质量为m、电荷量大小为q的粒子从原点O沿与x轴正方向成60°角方向以v0射入,粒子的重力不计,求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场时的位置。解析:当带电粒子带正电时,轨迹如图中OAC,对粒子,由于洛伦兹力提供向心力,则思路方法解答边界问题的思路:

学以致用2.如图所示,竖直线MN∥PQ,MN与PQ间的距离为a,其间存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,O是MN上一点,O处有一粒子源,某时刻放出大量速率均为v(方向均垂直磁场方向)、比荷一定的带负电粒子(粒子重力及粒子间的相互作用力不计),已知沿图中与MN成θ=60°角射出的粒子恰好垂直PQ射出磁场,则粒子在磁场中运动的最长时间为()答案:C解析:与MN成θ=60°角射出的粒子恰好垂直PQ射出磁场,粒子运动轨迹如图所示。由几何知识得α=30°粒子轨道半径r=2a当θ=0°时,粒子运动轨迹如图所示。粒子打在PQ上的位置为O点水平线上方处。当θ增大时,粒子打在PQ上的位置下移,直到粒子的运动轨迹与PQ相切时,如图丙所示。随堂训练1.(多选)两个粒子电荷量相同,在同一匀强磁场中受磁场力而做匀速圆周运动,下列说法正确的是()A.若速率相等,则半径必相等B.若动能相等,则周期必相等C.若质量相等,则周期必相等D.若质量与速度的乘积大小相等,则半径必相等答案:CD2.1932年,师从密立根的中国科学家赵忠尧,在实验中最早观察到正、负电子对的产生与湮没,成为第一个发现正电子的科学家。此后,人们在气泡室中,观察到一对正、负电子的运动轨迹,如图所示。已知匀强磁场的方向垂直照片平面向外,正、负电子质量相等,电子重力忽略不计,则下列说法正确的是()A.左侧为正电子运动轨迹B.正电子与负电子分离瞬间,正电子速度大于负电子速度C.正、负电子所受洛伦兹力始终相同D.正、负电子在气泡室中运动时,近似认为轨迹是一系列半径越来越小的圆,则它们的动能减小、周期不变答案:D3.如图所示,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于纸面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。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,不计重力。则铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为()答案:C(1)电子做匀速圆周运动的轨迹半径;(2)电子做匀速圆周运动的速率。答案:(1)0.2m(2)3.2×107m/s*不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海！3带电粒子在匀强磁场中的运动课前·基础认知课堂·重难突破素养·目标定位模型方法·素养提升随堂训练素养·目标定位目标素养1.通过分析,知道带电粒子垂直射入匀强磁场会做匀速圆周运动。2.知道带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径与磁感应强度的大小和入射速度的大小有关。3.会推导匀速圆周运动的半径公式和周期公式。知识概览课前·基础认知一、带电粒子在匀强磁场中的运动1.如果沿着与磁场垂直的方向发射一束带电粒子,由于带电粒子初速度的方向和洛伦兹力的方向都在与磁场方向垂直的平面内,所以粒子在这个平面内运动。2.洛伦兹力总是与粒子的运动方向垂直,只改变粒子速度的方向,不改变粒子速度的大小。3.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。微判断(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。()(3)带电粒子以一定的速度垂直磁场方向射入匀强磁场,若只考虑洛伦兹力,则粒子的加速度不变。()(4)带电粒子以一定速度垂直磁场方向射入匀强磁场,做匀速圆周运动时,洛伦兹力的方向总和运动方向垂直。()×√×√二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期微思考(1)带电粒子若垂直磁场方向进入磁场方向相同的非匀强磁场后做半径不断变化的运动,这时公式是否成立?(2)同一带电粒子,在同一匀强磁场中,做匀速圆周运动的半径r与它的速度大小有什么关系?提示:(1)成立。在非匀强磁场中,随着B的变化,粒子轨迹的圆心、半径不断变化,但粒子运动到某位置的半径仍由B、q、v、m决定,所以仍满足。(2)由知,当磁感应强度不变时,同一带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r随它的速度的增大而增大。课堂·重难突破一带电粒子在匀强磁场中的匀