物理选择性必修 第二册3 带电粒子在匀强磁场中的运动课文ppt课件

这是一份物理选择性必修 第二册3 带电粒子在匀强磁场中的运动课文ppt课件，共48页。PPT课件主要包含了目标体系构建，思维脉络，课前预习反馈，洛伦兹力，知识点1，向心力，匀速圆周运动，匀速直线，知识点2，课内互动探究等内容，欢迎下载使用。
3．带电粒子在匀强磁场中的运动
【学习目标】1．能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。2．了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。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。
1．带电粒子速度垂直于磁场方向进入磁场后，在磁场中运动要受到__________的作用，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______的平面内，粒子在这个平面内运动。2．带电粒子速度垂直于磁场方向进入磁场后，洛伦兹力总是与粒子的运动方向______，只改变粒子速度的______，不改变粒子速度的______。由于粒子的速度大小不变，粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力的大小也不改变，洛伦兹力对粒子起到了________的作用。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______________。如果带电粒子速度与磁场方向平行进入磁场，粒子在磁场中做__________运动。
带电粒子在匀强磁场中的运动
1．带电粒子在磁场中做圆周运动的半径一个电荷量为q的粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中以速度v运动，那么带电粒子所受的洛伦兹力为F＝qvB，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______，与电荷量、磁感应强度成______。
带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径和周期
『判一判』(1)带电粒子在匀强磁场中一定做匀速圆周运动。(　　)(2)带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，半径越大。(　　)(3)带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，周期越大。(　　)(4)带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径与粒子的质量和电量无关。(　　)
『选一选』速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场，其轨迹如图所示，则磁场最强的是(　　)
『想一想』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，圆半径如何变化？
答案：(1)一条直线；一个圆周。(2)减小；增大。
如图所示，带电粒子在匀强磁场中做圆周运动，什么力提供向心力？提示：洛伦兹力。
两种常见的运动情况：1．匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为零，带电粒子将以速度v做匀速直线运动。2．匀速圆周运动：带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力始终和运动方向垂直，因此不改变速度大小，但是不停地改变速度方向，所以带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力。
当带电粒子斜射入磁场时，带电粒子将沿螺旋线运动。
一个带正电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场。粒子的一段径迹如图所示。径迹上的每一小段都可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量、质量不变)。根据图中情况请思考讨论：
(1)粒子的运动轨迹方向由a→b，还是b→a；(2)粒子在磁场中运动的半径随速度的减小是增大还是减小。思路引导：认真观察图中粒子的运动径迹，由左手定则判定。解析：(1)由左手定则，可判定粒子轨迹方向为b→a。(2)由于粒子的能量变小，由Ek＝mv2，知速率变小，所以可判定粒子在磁场中运动的半径随速度的减小而减小。
1．一质子在匀强磁场中运动，不考虑其他场力(重力)作用，下列说法正确的是(　　)A．可能做类平抛运动B．一定做匀变速直线运动C．可能做匀速直线运动D．只能做匀速圆周运动
解析：质子在匀强磁场中的运动形式有三种：当质子的速度方向与磁场方向平行时，质子不受洛伦兹力，做匀速直线运动；当质子的速度方向与磁场方向垂直时，质子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力；当质子的速度方向与磁场方向有一定夹角(不垂直)时，质子做螺旋运动。综上可知，本题应选C。
同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场，只受洛伦兹力作用，其运动轨迹如图所示，观察图片，请思考：这三个轨迹都是圆吗？对应的粒子的速度大小相等吗？对应的粒子运动周期相等吗？提示：是圆；速度不相等；周期相等。
2．有界磁场内部分圆周轨迹的分析方法：(1)圆心的确定①已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别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，图中P为入射点，M为出射点)。②已知入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图乙所示，图中P为入射点，M为出射点)。
(2)半径的确定半径的计算一般利用几何知识解直角三角形。做题时一定要做好辅助线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形。(3)粒子在磁场中运动时间的确定①粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间由下式表示：
(2021·湖南省常德市芷兰实验中学高二下学期检测)如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大)，一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30°角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为：(不计正、负电子间的相互作用力)(　　)
2．(多选)(2019·吉林省四平市实验中学高二上学期期末)如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，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(　　)A．a粒子速率最小B．c粒子速率最小C．a粒子在磁场中运动时间最长D．它们做圆周运动的周期Ta