物理人教版（2019）选择性必修第二册1.3带电粒子在匀强磁场中的运动（共21张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册1.3带电粒子在匀强磁场中的运动（共21张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 10.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-10 18:31:37 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
学 习 目 标
1.结合实验和理论分析,知道带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,会根据洛伦兹力提供向心力推导带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径和周期,培养综合分析能力.
2.经历实验验证带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动及其运动半径与磁感应强度大小和入射速度大小关系有关的过程,体会物理理论必须经过实验检验.
3.知道带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的周期和速度无关,能够联想其可能的应用.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的运动.了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用.
1-3带电粒子在匀强磁场中的运动
+
带电粒子垂直进入匀强磁场后的运动
洛伦兹力不做功，不改变速度大小，只改变速度方向
一. 洛伦兹力提供向心力：
（周期跟轨道半径和速率均无关）
轨道半径
运行周期
粒子垂直射入强磁场后，做匀速圆周运动。
练习1：一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
练习2：（多选）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、粒子的速率不变，周期减半
解析：粒子进入磁场做匀速圆周运动，受洛伦兹力的作用，洛伦兹力对粒子不做功，所以粒子的速率不变；
由r=mv/qB，T=2πm/qB 得：粒子轨道半径减半，周期减半. 答案BD
二．圆心的确定
① 已知：入射和出射的方向
② 已知：入射方向与
出射点的位置
结论：定圆心，画圆弧，
求半径，代公式。
三. 带电粒子在边界磁场中运动有 对称性
1. 直线边界： (进出磁场有对称性)
2.圆形边界：
(沿径向射入必沿径向射出)
3.角度关系.
(1)速度的偏向角(φ)等于圆心角(α), 即φ=α
(2)圆心角α等于弦切角θ（弦AB与速度方向的夹角)的2倍, 即α=2θ=ωt
练习1.如图, ab是一弯管,其中心线是半径为R的一段圆弧,将它置于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中.将一束粒子对准a端射入弯管,粒子的质量、速度不同,但其电荷量均为-e.
新高考 新考向
问题 下列说法正确的是( )
A.只有速度大小一定的粒子才可以沿中心线通过弯管
B.只有质量大小一定的粒子才可以沿中心线通过弯管
C.只有质量和速度乘积大小一定的粒子才可以沿中心线通过弯管
D.只有动能大小一定的粒子才可以沿中心线通过弯管
C
练习2.如图所示,有界匀强磁场的边界SP∥MN,速度不同的相同带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场,其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直,穿过b点的粒子,其速度方向与MN成60°角,设两粒子从S到a、b所用的时间分别为t1、t2,则t1∶t2为 ( )
A. 1∶3 B. 4∶3 C. 1∶1 D. 3∶2
D
练习2.如图,在第Ⅰ象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一对正、负电子分别以相同速率、沿与x轴成30°角的方向从原点射入磁场,则正、负电子在磁场中运动的时间之比为 ( )
B
答案:B
练习3.如图所示,空间存在一方向垂直于纸面、磁感应强度为B的正方形匀强磁场区域,一电荷量为-q的粒子(不计重力)从A点沿AM方向以速度v射入磁场,粒子从MC边上的E点离开磁场,且A、E间的距离为2d,A、E间的距离是M、E间距离的2倍.
求: (1)磁场的方向;
(2)带电粒子的质量及其在磁场区域的运动时间.
解:(1) 根据左手定则，可判断出磁场的方向垂直于纸面向里.
(2)如图所示,连接AE,作线段AE的中垂线,交AD的延长线于O点,O即为圆心,α为弦切角,因为AE=2ME=2d,所以α=30°.
圆心角α等于弦切角θ的2倍, α=2θ
练习4.如图,一电荷量为2.0×10-9 C、质量为1.8×10-16 kg的正粒子,在直线上一点O沿与直线夹角为30°方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,经过1.5×10-6 s后到达直线上另一点P,粒子重力不计. (1)求粒子做圆周运动的周期.
(2)求磁感应强度B的大小.
(3)若O、P之间的距离为0.1 m,
则粒子的运动速度大小是多少
答案: (1)1.8×10-6 s (2)0.314 T (3)3.49×105 m/s
练习5.图中,若磁场宽度为l,磁感应强度为B,一质量为m、电荷量为-q的粒子,以某一速度(方向如图丁所示)射入磁场.不计粒子重力,若使其不从右边界飞出,则粒子的速度应为多大
练习6.(多选)长为l的水平极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,板间距离也为l,两极板不带电.现有质量为m、电荷量为+q的带电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直于磁感线以速度v水平射入磁场.欲使粒子不打在极板上,可采用的办法 ( )
A B
答案: AB
学 习 目 标
1.结合实验和理论分析,知道带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,会根据洛伦兹力提供向心力推导带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径和周期,培养综合分析能力.
2.经历实验验证带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动及其运动半径与磁感应强度大小和入射速度大小关系有关的过程,体会物理理论必须经过实验检验.
3.知道带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的周期和速度无关,能够联想其可能的应用.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的运动.了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用.
1-3带电粒子在匀强磁场中的运动
+
带电粒子垂直进入匀强磁场后的运动
洛伦兹力不做功，不改变速度大小，只改变速度方向
一. 洛伦兹力提供向心力：
（周期跟轨道半径和速率均无关）
轨道半径
运行周期
粒子垂直射入强磁场后，做匀速圆周运动。
练习1：一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
练习2：（多选）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、粒子的速率不变，周期减半
解析：粒子进入磁场做匀速圆周运动，受洛伦兹力的作用，洛伦兹力对粒子不做功，所以粒子的速率不变；
由r=mv/qB，T=2πm/qB 得：粒子轨道半径减半，周期减半. 答案BD
二．圆心的确定
① 已知：入射和出射的方向
② 已知：入射方向与
出射点的位置
结论：定圆心，画圆弧，
求半径，代公式。
三. 带电粒子在边界磁场中运动有 对称性
1. 直线边界： (进出磁场有对称性)
2.圆形边界：
(沿径向射入必沿径向射出)
3.角度关系.
(1)速度的偏向角(φ)等于圆心角(α), 即φ=α
(2)圆心角α等于弦切角θ（弦AB与速度方向的夹角)的2倍, 即α=2θ=ωt
练习1.如图, ab是一弯管,其中心线是半径为R的一段圆弧,将它置于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中.将一束粒子对准a端射入弯管,粒子的质量、速度不同,但其电荷量均为-e.
新高考 新考向
问题 下列说法正确的是( )
A.只有速度大小一定的粒子才可以沿中心线通过弯管
B.只有质量大小一定的粒子才可以沿中心线通过弯管
C.只有质量和速度乘积大小一定的粒子才可以沿中心线通过弯管
D.只有动能大小一定的粒子才可以沿中心线通过弯管
C
练习2.如图所示,有界匀强磁场的边界SP∥MN,速度不同的相同带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场,其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直,穿过b点的粒子,其速度方向与MN成60°角,设两粒子从S到a、b所用的时间分别为t1、t2,则t1∶t2为 ( )
A. 1∶3 B. 4∶3 C. 1∶1 D. 3∶2
D
练习2.如图,在第Ⅰ象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一对正、负电子分别以相同速率、沿与x轴成30°角的方向从原点射入磁场,则正、负电子在磁场中运动的时间之比为 ( )
B
答案:B
练习3.如图所示,空间存在一方向垂直于纸面、磁感应强度为B的正方形匀强磁场区域,一电荷量为-q的粒子(不计重力)从A点沿AM方向以速度v射入磁场,粒子从MC边上的E点离开磁场,且A、E间的距离为2d,A、E间的距离是M、E间距离的2倍.
求: (1)磁场的方向;
(2)带电粒子的质量及其在磁场区域的运动时间.
解:(1) 根据左手定则，可判断出磁场的方向垂直于纸面向里.
(2)如图所示,连接AE,作线段AE的中垂线,交AD的延长线于O点,O即为圆心,α为弦切角,因为AE=2ME=2d,所以α=30°.
圆心角α等于弦切角θ的2倍, α=2θ
练习4.如图,一电荷量为2.0×10-9 C、质量为1.8×10-16 kg的正粒子,在直线上一点O沿与直线夹角为30°方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,经过1.5×10-6 s后到达直线上另一点P,粒子重力不计. (1)求粒子做圆周运动的周期.
(2)求磁感应强度B的大小.
(3)若O、P之间的距离为0.1 m,
则粒子的运动速度大小是多少
答案: (1)1.8×10-6 s (2)0.314 T (3)3.49×105 m/s
练习5.图中,若磁场宽度为l,磁感应强度为B,一质量为m、电荷量为-q的粒子,以某一速度(方向如图丁所示)射入磁场.不计粒子重力,若使其不从右边界飞出,则粒子的速度应为多大
练习6.(多选)长为l的水平极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,板间距离也为l,两极板不带电.现有质量为m、电荷量为+q的带电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直于磁感线以速度v水平射入磁场.欲使粒子不打在极板上,可采用的办法 ( )
A B
答案: AB