最新高中物理带电粒子在匀强磁场中的运动示范课PPT课件

（2）V⊥B-------匀速圆周运动
r mv qB
T 2r 2m
v qB
质疑讨论
如何确定带电粒子圆周运动圆心、 半径和运动时间
（1）圆心的确定：
（2）半径的确定:
（3）运动时间的确定：
t
2
T
1.已知带电粒子经过轨迹圆上两点及其速度确定圆心
AV
B
O
V
方法：过两点作速度的垂线，两垂线交点即为圆心。
二﹑带电粒子的受力特点：
1. 电场对运动电荷的作用力与其运动状态无关，磁 场对运动电荷的作用力与其运动状态有关；
2. 通常情况下，像电子、质子、α粒子等微观粒子
在组合场或复合场中受重力远小于电场力或洛仑兹 力，因而重力在无特别说明的情况下可忽略不计。 题目中无特别说明，但给出了具体数据则可通过计 算比较来确定是否需要考虑重力，有时结合粒子的 运动状态和电场力、洛伦兹力的方向来判断是否需 要考虑重力。
连心线）。
偏角可由 tan r 求出。经历时间t m 由
得出。
2R
Bq
•注意：由对称性，射出线的反向延长线必过 磁场圆的圆心。
rv O θ
v
R
θ
O/
• 思考：在真空中半径为r=3cm的圆形 区域内有一匀强磁场，B=0.2T ,方向 如图，一带正电的粒子以速度 v=1.2×106m/s 的初速度从磁场边界 上的直径ab一端的a点射入磁场，已 知该粒子的荷质比q/m=108 C/kg，不 计粒子重力，则粒子在磁场中运动的 最长时间为 多少?
匀速直线运动
B
v0⊥B
v θ -q,m
f
O R
匀速圆周运动
qvB mv2 R
R mv qB
B T 2 m
qB百度文库
洛伦兹力提供向心力
不计重力的带电粒子在电磁复合场中怎样运动？
+q
v0
B E
四﹑解题规律 带电微粒在组合场、复合场中的运动问题是电
磁学与力学知识的综合应用，分析方法与力学问 题分析方法基本相同，只是增加了电场力和洛伦 兹力，解决可从三个方面入手：
2.已知带电粒子经过轨迹圆上两点及一点的速度， 确定圆心 AV
B
O
方法：过已知速度的点作速度的垂线和两点连线的中垂线， 两垂线交点即为圆心。
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寻找圆心角
AV
βα
θ
B
O
V
反馈矫正
问题1. 如图所示，在y＜0的区域内 存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面 并指向纸里，磁感应强度为B.一带负电 的粒子（质量为m、电荷量为q）以速度 v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内， 与x轴正向的夹角为θ.该粒子射出磁场的 位置为L（粒子所受重力不计） 求：（1）L的表达式
若刚好从b 点射出，如图： a
b
R2 = l 2 + ( R- l/2)2
R= 5l /4= mv2/qB
∴ v2=5qBl /4m
c
要想使粒子不打在极板上，
∴ v0 ＜ q B l / 4 m 或 v0 ＞ 5 q B l / 4 m
vl d
l
返回
圆形磁场区
•画好辅助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、
Eq v0 +q,m
匀变速直线运动
v0⊥E
y
vy
v
θ
sy Eq
-q,m
v0α
v0
x
sx
E
类平抛运动
分解
位移
sx v0t
sy
1 2
Eq m
t2
速度
vx =v0
vy
at
Eq m
t
tan v0
vy
重力不计的带电粒子在磁场中的运动
v0//B
●+q
v0
带电粒子速度 V与磁感应强度B 的方向平行时， 带电粒子不受洛 伦兹力
矩形磁场区 • 画好辅助线（半径、速度及延长线）。偏转角由
sinθ=L/R求出。侧移由勾股定理 （R y）2 L2 R2 解出。经历时间由 t m 得出。
Bq
y
θ
• 注意，这里射出速度的反向延长线与初速度延长 线的交点不再是宽度线段的中点，这点与带电粒 子在匀强电场中的偏转结论不同！
问题2. 长为l 的水平极板间有如图所示
观察到的现象：P99
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动
问题：
1、粒子做匀速圆周运动的向心力来自哪里？
2、粒子做匀速圆周运动的周期跟哪些因素有
关？
T 2r 2m
v qB
3、粒子做匀速圆周运动的半径跟哪些因素有
关？
r mv
qB
课前导学
带电粒子在匀强磁场中的运动
（1）V//B-------匀速直线运动
的匀强磁场，磁感强度为B，板间距 离也为l 。现有一质量为 m 、带电 量为 +q 的粒子从左边板间中点处沿 垂直于磁场的方向以速度 v0射入磁 场，不计重力。要想使粒子不打在 极板上，则粒子进入磁场时的速度
v0 应满足什么条件?
解：若刚好从a 点射出，如图： O
r=mv1/qB=l/4 ∴ v1=qBl /4m R- l/2 R
三.回顾:
重力、电场力、洛伦兹力的比较
大小
方向
做功特点
重力
电场力
洛伦兹 力
mg
竖直向下 重力做功和路径无关，
与初末位置的高度差
有关
Eq 平行于E的方向 电场力做功与路径无 关，与初末位置电势 差有关
Bqv 垂直于B与 V决 洛伦兹力始终不做功 定的平面
重力不计的带电粒子在匀强电场中做什么运动？
v0//E
思考与深化
若带电粒子垂直于磁场方向射入匀强磁场中，带电粒子在磁 场中将会如何运动？
运动电荷在匀强磁场中的运动
知识回顾：若一带电粒子（不计重力）垂直进入到磁场中， 则该粒子受到了洛伦兹力的作用，f洛=qvB 方向始终与v的 方向垂直，洛伦兹力只改变粒子的速度方向，不改变粒子 速度大小。
[思考]在洛伦兹力的作用下，粒子将做何种运动，并说明你 的理由。
a 6cm b
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分析：V以不同方向入射，以
ab为弦的圆弧θ最大，
时间最长. 圆周运动的半径
a 6cm b
R=mv/qB
θ
= 10-8 × 1.2×106÷0.2
= 0.06m
∴ θ =30°
T=2πR/v
∴ t=T/6=5.2×10-8 s
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带电粒子在 复合场中的运动
一﹑复合场指电场、磁场和重力场并存，或其中某 两种场并存，或分区域存在；
1. 力学观点：包括牛顿定律和运动学规律 2. 能量观点：包括动能定理和能量守恒定律 3. 动量观点：包括动量定理和动量守恒定律
（2）该粒子在磁场中运动的时间.
Lθ θ
问题变化１: (1) 若速度方向不变,使速度的大小增大,则
该粒子在磁场中运动时间是否变化?
θ
问题变化２:
(2)若速度大小不变,速度方向改变,则轨迹圆 的圆心的轨迹是什么曲线?
问题变化３：
若磁场的下边界为y=L则为使粒子 能从磁场下边界射出，则v0 至少多大？