三個圓周運動的比較

1、三個圓周運動的比較陜西省鳳翔縣西街中學(xué) 宋文斌 電話郵編 721400郵箱：songwenbin1972 摘要：本文主要對帶電粒子在磁場中的圓周運動，天體的圓周運動和電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)這三種圓周運動的比較分析，從而幫助高三學(xué)生進行后期復(fù)習(xí)，使學(xué)生不僅完全熟練這三種圓周運動的區(qū)別，同時熟練一般圓周運動問題的處理方法 。關(guān)鍵詞：圓周運動 向心力 洛侖茲力 庫倫力 萬有引力 角速度 線速度在高中物理的學(xué)習(xí)中，圓周運動的知識是一個重點內(nèi)容。而帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)、天體圍繞中心天體的圓周運動及電子圍繞原子核的圓周運動這三種圓周運動有更具代表性和典型性，為此有必要作以下的比較。

2、一帶電粒子在磁場中的圓周運動：同一個粒子在某一磁場中勻速圓周運動時，向心力由洛侖茲力提供：qvB=m粒子圓周運動的半徑為: =粒子圓周運動的周期為: T=粒子圓周運動的角速度為: 所以，荷質(zhì)比確定的帶電粒子在磁場中粒子的線速度越大，則圓周運動的半徑越大，而角速度和周期確定不變。例1.如圖所示，在兩個不同的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度關(guān)系為B=,當不計重力的帶電粒子從B磁場區(qū)域垂直于磁場方向運動到B磁場區(qū)域時，粒子的：A速率加倍 B軌道半徑加倍C周期加倍 D作圓周運動的角速度將加倍答案二. 天體圍繞中心天體的圓周運動：天體在圍繞中心天體勻速圓周運動時，向心力是由萬有引力提供： G天體圓周運動的半徑為:

3、 天體圓周運動的周期為: T=所以，在圍繞同一中心天體圓周運動的天體中，軌道半徑、周期與圓周運動的天體質(zhì)量無關(guān)，而決定于圓周運動天體的速度、線速度（或者角速度）和中心天體的質(zhì)量。圍繞同一中心天體圓周運動的不同天體，軌道越高，速度，線速度、角速度越小，周期越長。同一天體，速度怎大，則向高軌道運動，運動過程中機械能守恒，動能減小，勢能增大，萬有引力做負功，反之則反。P3例.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射到近地軌道1,然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示，當衛(wèi)星分別在這三條軌道上正常運行時，以下說法正確的是A衛(wèi)星

4、在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點的加速度D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點的加速度答案 BD三電子圍繞原子核的旋轉(zhuǎn)：電子圍繞原子核的高速旋轉(zhuǎn)可以等效為電子圍繞原子核做勻速圓周運動，此時的向心力是由原子核對電子的庫侖力提供的：k=圓周運動的軌道半徑為：=即電子在圍繞原子核旋轉(zhuǎn)時，軌道半徑越大，速度越小，勢能越大，周期越長。原子吸收能量，電子從低軌道向高軌道躍遷，庫侖力做負功，電子動能減小，勢能增大，增大的勢能大于減小的動能，其差值等于原子增大的能量，即原子吸收的光子能量。例氫原子的能級是氫原子處于各個狀態(tài)的能量值，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢能和電子在軌道上運動的動能。氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時氫原子的能量減小，電子的動能增加氫原子的能量增加，電子的動能增加氫原子的能量減小，電子的動能減小氫原子的能量增加，電子的動能減小答案四由以上的討論，現(xiàn)在可以對這三種典型的圓周運動用以下的表格進行比較以便于加深理解記憶：三個圓周運動的比較三個運動關(guān)系比較類別帶電粒子在磁場中圓周運動天體圍繞中心天體的圓周運動