第3節(jié)　帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 教學(xué)課件

物理第一章安培力與洛倫茲力第3節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．了解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2．掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式及應(yīng)用。01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)理論分析所以，沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)2帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期1．洛倫茲力演示儀：電子槍能產(chǎn)生__________，玻璃泡內(nèi)的稀薄氣體能顯示____________，勵(lì)磁線圈能產(chǎn)生與兩線圈中心連線平行的______磁場(chǎng)。電子束電子的徑跡勻強(qiáng)2．演示儀中電子軌跡特點(diǎn)(1)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束的徑跡是____________。(2)給勵(lì)磁線圈通電后，電子束的軌跡是______。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度或電子的速度改變時(shí)，圓的半徑____________。一條直線圓發(fā)生變化qvB[判一判](1)帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(

)(2)運(yùn)動(dòng)電荷在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期與速度無(wú)關(guān)。(

)(3)運(yùn)動(dòng)電荷進(jìn)入磁場(chǎng)后(無(wú)其他場(chǎng))可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不可能做類平拋運(yùn)動(dòng)。(

)(4)運(yùn)動(dòng)電荷進(jìn)入磁場(chǎng)后(無(wú)其他場(chǎng))可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(

)×√×√1．(帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本問(wèn)題)如圖所示，水平導(dǎo)線中有電流I通過(guò)，導(dǎo)線正下方的電子初速度的方向與電流I的方向相同，則電子將(

)A．沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡是圓B．沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越大C．沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越小D．沿路徑b運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越小√√√√4．(帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng))如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三個(gè)質(zhì)量和電荷量相同的帶電粒子a、b、c，以不同的速率對(duì)準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入磁場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖。若帶電粒子只受磁場(chǎng)力的作用，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．a(chǎn)粒子動(dòng)能最大B．c粒子速率最大C．b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)D．它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期Ta<Tb<Tc√探究一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本問(wèn)題【問(wèn)題導(dǎo)引】如圖所示的裝置是用來(lái)演示電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置。(1)當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如何？當(dāng)加上磁場(chǎng)時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如何？(2)如果保持電子的速度大小不變，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，圓半徑如何變化？如果保持磁場(chǎng)強(qiáng)弱不變，增大電子的速度，圓半徑如何變化？提示：(1)是一條直線是一個(gè)圓周(2)半徑減小半徑增大【例1】?jī)蓚€(gè)質(zhì)量分別為m1、m2的帶電粒子以同一速度從同一位置進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中它們的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。粒子a的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為r1，粒子b的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為r2，且r2＝2r1，q1、q2分別是粒子a、b所帶的電荷量，則(

)√[針對(duì)訓(xùn)練1]粒子甲的質(zhì)量與電荷量分別是粒子乙的4倍與2倍，兩粒子均帶正電。讓它們?cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中同一點(diǎn)以大小相等、方向相反的速度開始運(yùn)動(dòng)。已知磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。如圖所示的四個(gè)圖中，能正確表示兩粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的是(

)√探究二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)【問(wèn)題導(dǎo)引】1．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡由哪些因素決定？2．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與哪些因素有關(guān)？提示：1.初始條件和力。2．周期和圓心角(或者速率和弧長(zhǎng))。2．分析方法——三找：研究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，應(yīng)“一找圓心，二找半徑，三找圓心角”。(1)圓心的確定：因?yàn)槁鍌惼澚κ冀K與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，洛倫茲力為粒子做圓周運(yùn)動(dòng)提供了向心力，總是指向圓心。根據(jù)此點(diǎn)，我們可以很容易地找到圓周的圓心。在實(shí)際問(wèn)題中，圓心位置的確定極為重要，通常有兩種方法：①畫出粒子運(yùn)動(dòng)中的任意兩點(diǎn)(一般是射入和射出磁場(chǎng)的兩點(diǎn))的洛倫茲力的方向，其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心，如圖甲。

②通過(guò)入射點(diǎn)或出射點(diǎn)作速度方向的垂線，再連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心，如圖乙。3．幾種常見(jiàn)的不同邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(1)直線邊界(進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，如圖甲、乙、丙所示)(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖丁、戊、己所示)(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖庚所示)√【例3】如圖所示，一電荷量為2.0×10－9C、質(zhì)量為1.8×10－16kg的粒子，在直線上一點(diǎn)O沿與直線夾角為30°方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，經(jīng)過(guò)1.5×10－6s后到達(dá)直線上另一點(diǎn)P，求：(1)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；(3)若O、P之間的距離為0.1m，粒子的運(yùn)動(dòng)速度。[答案]