高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 带电粒子在匀强磁场中的运动优秀ppt课件

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带电粒子在匀强磁场中做 圆周运动的半径和周期
带电粒子在匀强磁场中的运动
1、你对洛伦兹力有哪些了解？
2、物体在什么情况下做匀速圆周运动？
3、你还记得下列公式吗？
合力方向始终垂直于速度方向，大小恒定
F＝qvBsinθ（ θ是v与B间的夹角）
用左手定则判断：F洛⊥B F洛⊥v,即F洛 ⊥Bv组成的平面
只改变v的方向，不改变v的大小 ，对运动电荷永不做功
3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定
1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。
2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。
1、 带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？ （重力不计）
2、垂直于磁场的方向射入匀强磁场的带电粒子，在匀强磁场中做什么运动？
作用是改变电子束出射的速度
作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
③励磁线圈（亥姆霍兹线圈）：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场。
②加速电场：作用是改变电子束出射的速度
④玻璃泡:玻璃泡内充有稀薄的气体（低压水银蒸汽），在电子束通过时能够显示电子的径迹。
工作原理:由电子枪发出的电子射线可以使管的低压水银蒸汽发出辉光,显示出电子的径迹
1)不加磁场时观察电子束的径迹
2)给励磁线圈通电,观察电子束的径迹
3)保持初射电子的速度不变,改变磁感应强度,观察电子束径迹的变化
4)保持磁感应强度不变,改变出射电子的速度,观察电子束径迹的变化
实验现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的轨迹是直线；在管外加上垂直初速度方向的匀强磁场，电子的轨迹变弯曲成圆形。
2、沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,在匀强磁场中做圆周运动
3、磁场强度不变,粒子射入的速度增加,轨道半径也增大
4、粒子射入速度不变,磁场强度增大,轨道半径减小
1、不加磁场时，带电粒子做匀速直线运动
1、垂直射入匀强磁场的带电粒子，它的初速度和所受洛伦兹力的方向都在跟磁场方向垂直的平面内，没有任何作用使粒子离开这个平面，所以粒子只能在这个平面内运动。
2、由于洛仑兹力永远垂直于粒子的速度，对粒子不做功。它只改变粒子的运动方向，不改变其速度大小，因此粒子运动时速率不变。
3、由于粒子速度大小不变，所以粒子在匀强磁场中所受洛仑兹力的大小也不改变，加之洛仑兹力总是与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。所以沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。
带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径和周期
垂直于磁场的方向射入匀强磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。
带电粒子只受洛伦兹力，作圆周运动，洛伦兹力提供向心力：
（周期跟轨道半径和运动速率均无关）
二、带电粒子的半径和周期
3.理解：（1）由轨道半径的物理表达式 可知，在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，其轨道半径跟运动的速度成正比。（2）由运动的周期公式 可知，在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，运动的周期跟轨道半径和运动速度均无关，而与比荷q/m成反比。
在粒子物理学的研究中，可以让粒子通过“云室”“气泡室”等装置，显示它们的径迹。如果在云室、气泡室中施加匀强磁场，可以看到带电粒子运动的圆形径迹。粒子的质量、速度带电多少不一样，径迹的半径也不一样。
图3.6-3带电粒子在气泡室运动径迹的照片。有的粒子运动过程中能量降低，速度减小，径迹就呈螺旋形
4、若v与B之间的夹角θ，则带电粒子的运动轨迹为？
以速度v1做匀速直线运动
以速度v2做匀速圆周运动
例1、如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有a、b两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动，a的初速度为v，b的初速度为2v．则( )　 A．a先回到出发点 b后回到出发点 　　　 B．a、b同时回到出发点 C．a、b的轨迹是一对内切圆，且b的半径大 　 D．a、b的轨迹是一对外切圆，且b的半径大
例2、一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一个匀强磁场，粒子后段轨迹如图所示，轨迹上的每一小段都可近似看成是圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减少(带电量不变).从图中情况可以确定( ) A.粒子从a到b，带正电 B.粒子从b到a，带正电 C.粒子从a到b，带负电 D.粒子从b到a，带负电
例3、一带电粒子在磁感强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，如它又顺利进入另一磁感强度为2B的匀强磁场中仍做匀速圆周运动，则( ) A、粒子的速率加倍，周期减半 B、粒子的速率不变，轨道半径减半 C、粒子的速率减半，轨道半径变为原来的 1/4 D、粒子速率不变，周期减半
1．如图，甲、乙两个带电粒子沿着垂直于磁感线的方向从某点射入同一匀强磁场中，它们在磁场中的运动轨迹重合，两粒子的质量m乙=2m甲，两粒子的电量q乙=q甲。它们在磁场中运动，大小相等的物理量是（　　）A．时间B．加速度C．动量D．动能
2．在同一匀强磁场中，α粒子和质子做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则α粒子和质子（　　）A．运动半径之比是2∶1B．运动速度大小之比是4∶1C．运动周期之比是2∶1D．受到的洛伦兹力之比是2∶1
3．处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动。该粒子的运动可与环形电流等效，此等效电流（　　）A．与粒子的电荷量成正比B．与粒子的速度大小成正比C．与粒子的质量成正比D．与匀强磁场的磁感应强度大小成正比
4．在匀强磁场B中一带电粒子做匀速圆周运动半周后又顺利进入另一磁感应强度是2B的匀强磁场中，B的方向如图所示，下列说法正确的是（　　）A．粒子速率加倍，周期减半B．粒子的半径加倍，周期加倍C．粒子的半径减半，周期减半D．粒子在磁感应强度为2B的匀强磁场中仍沿逆时针方向运动
5．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图，若励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，磁场的强弱由励磁线圈的电流来调节。电子束由电子枪产生，电子速度的大小由电子枪的加速电压来调节，速度方向与磁场方向垂直，下列说法正确的是（　　）A．励磁线圈中通有顺时针方向的电流B．仅降低电子枪加速电压，电子束径迹的半径变小C．仅减小励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变小D．仅降低电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变小