物理選修3-1.1

1、物理選修物理選修3-1第三章第6節(jié) 帶電粒子在勻強磁場中的運動劉建霞【學習目標】【學習目標】1理解帶電粒子的初度方向與磁感應強度方向垂理解帶電粒子的初度方向與磁感應強度方向垂 直時，帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。直時，帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。2會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動 的半徑公式的半徑公式r=mv/qB、周期公式、周期公式T=2m/qB，知道，知道它們與哪些因素有關，并會應用它們解答有關問題。它們與哪些因素有關，并會應用它們解答有關問題。 （本節(jié)不計粒子重力）（本節(jié)不計粒子重力）新課導學：新課導學：自主研習：自主研習：閱

2、讀教材第閱讀教材第99頁完成以下填空：頁完成以下填空：問題一：問題一：帶電粒子在勻強磁場中的運動（實驗驗證）1洛倫茲力演示儀的構造和工作原理：A.洛倫茲力演示儀的工作原理電子束由_產(chǎn)生，玻璃泡內(nèi)充有_，在電子束通過時能夠顯示_。勵磁線圈能夠在兩個線圈之間產(chǎn)生_， 磁場的方向與_平行。電子速度的大小和磁感應強度可以分別通過_和_來調(diào)節(jié)。勵磁線圈的電流勵磁線圈的電流電子槍電子槍稀薄的氣體稀薄的氣體電子的徑跡電子的徑跡勻強磁場勻強磁場兩個線圈中心的連線兩個線圈中心的連線電子槍的加速電壓電子槍的加速電壓B.用洛倫茲力演示儀觀察運動電子在磁場中的偏轉（電子速度方向與磁場方向垂直垂直演示前，演示前，先討論

3、以下徑跡先討論以下徑跡)（1）不加磁場時，觀察電子束的徑跡（2）加垂直紙面向外的磁場時，觀察電子束的徑跡（3）保持磁感應強度不變，增大出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化（4）保持出射電子的速度不變，增大磁感應強度，觀察電子束徑跡的變化半徑變大半徑變大直線直線圓圓半徑變小半徑變小實驗結論:沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在子，在_運動。運動。勻強磁場中做勻速圓周勻強磁場中做勻速圓周新課導學：新課導學：自主研習：自主研習：問題二：帶電粒子在勻強磁場中的運動（理論分析）問題二：帶電粒子在勻強磁場中的運動（理論分析）一帶電量為一帶電量為 q ，質(zhì)量為，質(zhì)量

4、為m ，速度為，速度為v的帶電粒子（不計的帶電粒子（不計重力）垂直進入磁感應強度為重力）垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，如右的勻強磁場中，如右圖所示。請思考下列問題：圖所示。請思考下列問題：帶電粒子所受的洛倫茲力帶電粒子所受的洛倫茲力F的方向與的方向與 速度速度v 的方向是什么關系？的方向是什么關系？帶電粒子所受的洛倫茲力帶電粒子所受的洛倫茲力F改變粒子運動速度改變粒子運動速度v的大小的大小和方向嗎？做功嗎？和方向嗎？做功嗎？帶電粒子所受的洛倫茲力帶電粒子所受的洛倫茲力F的方向和大小是否變化？的方向和大小是否變化？大小不變大小不變,方向時刻變化方向時刻變化垂直垂直只改變速度的方向，不做功只

5、改變速度的方向，不做功帶電粒子在勻強磁場中將做勻速圓周運動的向心力由誰帶電粒子在勻強磁場中將做勻速圓周運動的向心力由誰提供？提供？請利用圓周運動和磁場的有關知識推導：帶電粒子在勻請利用圓周運動和磁場的有關知識推導：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的軌道半強磁場中做勻速圓周運動的軌道半R和運動周期和運動周期T表達表達式。并總結它們與帶電粒子的速度和該磁場的關系。式。并總結它們與帶電粒子的速度和該磁場的關系。由qvB=mv/r 得r=mv/qB,又T=2r/v 得T=2m/qB洛倫茲力洛倫茲力課堂檢測課堂檢測:1.洛倫茲力使帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，下列各圖洛倫茲力使帶電粒子在勻強磁場

6、中做勻速圓周運動，下列各圖中均標有帶正電荷粒子的運動速度中均標有帶正電荷粒子的運動速度v、洛倫茲力、洛倫茲力F及磁場及磁場B的方的方向，虛線圓表示粒子的軌跡，其中可能正確的是（向，虛線圓表示粒子的軌跡，其中可能正確的是（ ）2(多選多選)在勻強磁場中，一個帶電粒子做勻速圓周運動，如果又在勻強磁場中，一個帶電粒子做勻速圓周運動，如果又順利垂直進入另一個磁感應強度是原來磁感應強度順利垂直進入另一個磁感應強度是原來磁感應強度2倍的勻強倍的勻強磁場中，則（磁場中，則（ ）A、粒子的速率加倍，周期減半、粒子的速率加倍，周期減半 B、粒子速率不變，軌道半徑減半、粒子速率不變，軌道半徑減半C、粒子速率減半，

7、軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?、粒子速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4D、粒子速率不變，周期減半、粒子速率不變，周期減半BDA3. （全國卷全國卷I）如圖，如圖，MN為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強磁方分別有垂直于圖平面的勻強磁 場（未畫出）。一場（未畫出）。一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點垂直于鋁板向上射點垂直于鋁板向上射出，從出，從Q點穿過鋁板后到達點穿過鋁板后到達PQ的中點的中點O，已知粒子穿，已知粒子穿越鋁板時，其動能損失一半，速度方向和電荷量不變，越鋁板時，其動能損失一半，速度方向和電荷量不變，不計重力。鋁板上方和下方的磁感

8、應強度不計重力。鋁板上方和下方的磁感應強度 大小之比為（大小之比為（ ） A2 B C1 D4.同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強磁場中，同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強磁場中，其運動軌跡如右圖所示，則可知：其運動軌跡如右圖所示，則可知： （1）帶電粒子進入磁場的速度值有幾個？）帶電粒子進入磁場的速度值有幾個？（2）這些速度的大小關系為）這些速度的大小關系為 （3）三束粒子從）三束粒子從O點出發(fā)分別到達點出發(fā)分別到達1、2、3點所用時間點所用時間的大小關系為的大小關系為 三個t1=t2=t3V3V2V1D溫馨提示溫馨提示：T=2m/qB r=mv/qB5.已知氚核的質(zhì)量約為質(zhì)子的三倍

9、已知氚核的質(zhì)量約為質(zhì)子的三倍,帶正電荷電荷量為帶正電荷電荷量為一個元電荷一個元電荷,粒子即氦原子核粒子即氦原子核,質(zhì)量約為質(zhì)子的四倍質(zhì)量約為質(zhì)子的四倍,帶正電荷帶正電荷,電荷量為元電荷的兩倍電荷量為元電荷的兩倍.現(xiàn)在質(zhì)子、氚核和現(xiàn)在質(zhì)子、氚核和粒子在同一勻強磁場中做勻速圓周運動粒子在同一勻強磁場中做勻速圓周運動,求它們的求它們的速度大小相等時的運動半徑之比速度大小相等時的運動半徑之比及及運動周期之比：運動周期之比：解：由解：由qvB=mv2/R得半徑得半徑R=mv/qB又各粒子的又各粒子的v、B相同相同, 且且m1：m2：m3=1：3：4 q1：q2：q3=1：1：2,因此因此R1:R2:R3=m1/q1:m2/q2:m3/q3=1：3：2又又T=2 R/v得得T=2 m/qB因此因此T1:T2:T3=m1/q1:m2/q2:m3/q3=1:3:2課堂小結：1、沿著與磁場垂直的方向射入磁場的