《高中物理 磁场对运动电荷的作用3精品课件 新人教选修3.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 磁场对运动电荷的作用3精品课件 新人教选修3.ppt（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用 一、洛仑兹力一、洛仑兹力1 1、洛仑兹力的大小、洛仑兹力的大小运动方向和磁场方向平行运动方向和磁场方向平行运动方向和磁场方向垂直运动方向和磁场方向垂直运动方向和磁场方向有一夹角运动方向和磁场方向有一夹角f=0f=qvBf=qvB sin2021/8/11 星期三12 2、洛仑兹力的方向、洛仑兹力的方向3 3、洛仑兹力方向、运动电荷速度方向和磁场方、洛仑兹力方向、运动电荷速度方向和磁场方向间的关系向间的关系 2021/8/11 星期三2二、带电粒子在匀强磁场中的运动二、带电粒子在匀强磁场中的运动不计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动可不计重力的带电粒子在匀
2、强磁场中的运动可分为三种情况分为三种情况 1、匀速直线运动：、匀速直线运动：vB 2、匀速圆周运动：、匀速圆周运动：vB 向心力由洛向心力由洛仑兹仑兹力提供：力提供：轨轨道半径公式：道半径公式：周期公式：周期公式：2021/8/11 星期三3动动能公式：能公式：轨道的圆心总是位于圆周上任意两点洛仑兹力轨道的圆心总是位于圆周上任意两点洛仑兹力的交点上，粒子的速度偏向角的交点上，粒子的速度偏向角等于粒子转过的圆等于粒子转过的圆弧所对的圆心角弧所对的圆心角 2021/8/11 星期三43、螺旋运、螺旋运动动三、考点探究及突破三、考点探究及突破 考点考点1：带电粒子在磁场中的运动：带电粒子在磁场中的运
3、动 例例1、如果运动电荷除能受磁场力之外，不受、如果运动电荷除能受磁场力之外，不受其它任何力的作用，则带电粒子在磁场中做下其它任何力的作用，则带电粒子在磁场中做下列运动可能成立的是（列运动可能成立的是（）A、匀速直线运动、匀速直线运动 B、变速直线运动、变速直线运动 C、变加速曲线运动、变加速曲线运动 D、匀变速曲线运动、匀变速曲线运动 AC2021/8/11 星期三5延伸思考：延伸思考：一长直螺线管通有交流电，一电子以一长直螺线管通有交流电，一电子以速度速度v沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内的运动情况是（的运动情况是（）A、匀加速运动、匀加速运动
4、B、匀减速运动、匀减速运动 C、匀速直线运动、匀速直线运动 D、在螺线管内来回往复运动、在螺线管内来回往复运动例例2、氘氘核核 、氚氚核核 、氦核、氦核 都垂直射入都垂直射入同一匀同一匀强强磁磁场场，求以下几种情况下，它，求以下几种情况下，它们轨们轨道道半径之比及周期之比各是多少？（半径之比及周期之比各是多少？（1）以相同速）以相同速率射入磁率射入磁场场；（；（2）以相同）以相同动动量射入磁量射入磁场场；（3）以相同）以相同动动能射入磁能射入磁场场C2021/8/11 星期三6【解析】【解析】圆圆周运周运动动的半径的半径为为周期周期为为（1）因）因为为三粒子速率相同，所以三粒子速率相同，所以（
5、2）因）因为为三粒子三粒子动动量相同，所以量相同，所以（3）因为三粒子初动能相同，所以）因为三粒子初动能相同，所以2021/8/11 星期三7延伸思考延伸思考:某电子以固定的正电荷为圆心在匀某电子以固定的正电荷为圆心在匀强磁场中作匀速圆周运动，磁场方向垂直它的强磁场中作匀速圆周运动，磁场方向垂直它的运动平面，电子所受库仑力恰是磁场对它作用运动平面，电子所受库仑力恰是磁场对它作用力的力的3 3倍，若电子电荷量为倍，若电子电荷量为e，质量为，质量为m，磁感，磁感应强度为应强度为B，求电子运动的可能角速度？，求电子运动的可能角速度？两个力方向相同时两个力方向相同时 两个力方向相反时两个力方向相反时
6、2021/8/11 星期三8考点考点2：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动轨迹：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动轨迹半径变化的问题半径变化的问题 一是一是动动能能变变化，即是速率化，即是速率v变变化，由化，由可得可得R随之随之变变化化 二是由二是由B变变化，根据化，根据知道知道R也也变变化化 例例4 4、一个、一个带电带电粒子，沿垂直于磁粒子，沿垂直于磁场场的方向射入一匀的方向射入一匀强强磁磁场场，粒子的一段径迹如，粒子的一段径迹如图图所示，径迹上的每一小段都可以所示，径迹上的每一小段都可以近似看成近似看成圆圆弧，由于弧，由于带电带电粒子使沿途空气粒子使沿途空气电电离，粒子的能离，粒子的能量逐量逐渐
7、渐减小（减小（带电带电量不量不变变），从），从图图中情况可以确定（中情况可以确定（）A、粒子从、粒子从a到到b，带带正正电电 B、粒子从、粒子从b到到a，带带正正电电 C、粒子从、粒子从a到到b，带负电带负电 D、粒子从、粒子从b到到a，带负电带负电B2021/8/11 星期三9例例5、如、如图图所示，在所示，在长长直直导线导线中有恒定中有恒定电电流流I通通过过，导线导线正下方正下方电电子初速度子初速度v0方向与方向与电电流流I方向相同，方向相同，电电子将（子将（）A、沿路径、沿路径b运运动动，轨轨迹是迹是圆圆 B、沿路径、沿路径a运运动动，轨轨迹半径越来越大迹半径越来越大 C、沿路径、沿路径
8、a运运动动，轨轨迹半径越来越小迹半径越来越小 D、沿路径、沿路径b运运动动，轨轨迹半径越来越大迹半径越来越大 D2021/8/11 星期三10延伸思考：延伸思考：如如图图所示，所示，A是一是一块块水平放置的水平放置的铅铅板的截面，其厚板的截面，其厚度度为为d，MM和和NN是一重力作用可忽略不是一重力作用可忽略不计计，质质量量为为m，带电带电量量为为q的粒子在磁感的粒子在磁感应应强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场场中的运中的运动轨动轨迹，粒子的运迹，粒子的运动轨动轨迹与磁迹与磁场场方向垂方向垂直，并且粒子垂直穿直，并且粒子垂直穿过铅过铅板，板，轨轨迹迹MM的半径的半径为为r，轨轨迹迹NN的半径的半
9、径为为R，且，且R r，求：粒子穿，求：粒子穿过铅过铅板板时时的运的运动动方向（答向上或向下）；粒子方向（答向上或向下）；粒子带带何种何种电电荷；粒子穿荷；粒子穿过铅过铅板板时时所受的平均阻力所受的平均阻力。2021/8/11 星期三11【解析解析】（1）穿过铅板能量损失，动能减小，速度减小，）穿过铅板能量损失，动能减小，速度减小，半径减小，方向向上半径减小，方向向上（2）由曲线运动的特点结合左手定则得为正电荷）由曲线运动的特点结合左手定则得为正电荷（3）设平均阻力为）设平均阻力为F，由动能定理，由动能定理 又又2021/8/11 星期三12考点考点3：带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时，其：带
10、电粒子在匀强磁场中做圆周运动时，其圆心、半径及运动时间的确定方法圆心、半径及运动时间的确定方法 1、轨迹上任意两点的洛仑兹力的指向，其延长、轨迹上任意两点的洛仑兹力的指向，其延长线的交点即是圆心线的交点即是圆心 2、用几何知识求出半径大小、用几何知识求出半径大小3、找出、找出圆圆心角心角大小，用大小，用求出运求出运动时间动时间4、速度的偏向角、速度的偏向角等于对应圆弧所对圆心角等于对应圆弧所对圆心角，且，且与时间成正比与时间成正比=t2021/8/11 星期三13例例6、如、如图图所示，一束所示，一束电电子（子（电电量量为为e）以速度）以速度v垂垂直射入磁感直射入磁感强强度度为为B，宽宽度度为
11、为d的匀的匀强强磁磁场场中，穿中，穿过过磁磁场时场时速度方向与速度方向与电电子原来入射方向的子原来入射方向的夹夹角是角是30，求，求电电子的子的质质量和穿量和穿过过磁磁场场的的时间时间解析：圆心在电子穿入和穿出磁解析：圆心在电子穿入和穿出磁场时受到洛仑兹力指向的交点上场时受到洛仑兹力指向的交点上 如图中的如图中的O点，由几何知识知，点，由几何知识知，AB间圆心角间圆心角=30，OB为半径。为半径。2021/8/11 星期三14又由又由得得又又AB圆圆心角是心角是30穿穿过过磁磁场场的的时间为时间为 2021/8/11 星期三15延伸思考：如图直线延伸思考：如图直线MN上方有磁感应强度为上方有磁
12、感应强度为B的的匀强磁场。正、负电子同时从同一点匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与以与MN成成30角的同样速度角的同样速度v射入磁场（电子质量为射入磁场（电子质量为m，电，电荷为荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？的时间差是多少？【解析】：由对称性知：射【解析】：由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成入、射出点和圆心恰好组成正三角形正三角形s=2r；由由图还图还可看出，可看出，经历时间经历时间相差相差2021/8/11 星期三16拓展思拓展思维维：如：如图图，真空室内存在匀，真空室内存在匀强强磁磁场场，磁，磁场场方方向垂直于向垂直于
13、纸纸面向里，磁感面向里，磁感应应强强度的大小度的大小B=0.60T，磁磁场场内有一内有一块块平面感光板平面感光板ab，板面与磁，板面与磁场场方向平行，方向平行，在距在距ab的距离的距离为为l=16cm处处，有一个点状的，有一个点状的放射放射源源S S，它向各个方向，它向各个方向发发射射粒子，粒子，粒子的速度都粒子的速度都是是v =3.010=3.0106 6m/sm/s，已知，已知粒子的粒子的电电荷与荷与质质量之比量之比为为5.0105.0107 7C/C/，现现只考只考虑虑在在图纸图纸平面中运平面中运动动的的粒子，求粒子，求abab上被上被粒子打中的区域的粒子打中的区域的长长度。度。2021
14、/8/11 星期三17【解析】【解析】粒子带正电，故在磁场沿逆时针方粒子带正电，故在磁场沿逆时针方向做匀速圆周运动，用向做匀速圆周运动，用R表示轨道半径表示轨道半径 代入数据可得代入数据可得 R=10cm=10cm 2R l R 粒子打到的左侧最远点圆轨迹粒子打到的左侧最远点圆轨迹在图中在图中N的左侧与的左侧与ab相切于相切于P1 由几何关系得由几何关系得 任何任何粒子在运动中离粒子在运动中离S的距离不可能超过的距离不可能超过2R 由几何关系得由几何关系得 所以所以P1P2=NP1+NP2=20cm=20cm 2021/8/11 星期三18小小 结结考点考点1：带电粒子在磁场中的运动：带电粒子
15、在磁场中的运动 匀速直线运动：匀速直线运动：vB 匀速圆周运动：匀速圆周运动：vB 向心力由洛向心力由洛仑兹仑兹力提供：力提供：轨轨道半径公式：道半径公式：周期公式：周期公式：2021/8/11 星期三19考点考点2：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动轨迹：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动轨迹半径变化的问题半径变化的问题 一是一是动动能能变变化，即是速率化，即是速率v变变化，由化，由可得可得R随之随之变变化化 二是由二是由B变变化，根据化，根据知道知道R也也变变化化 考点考点3：带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时，其：带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时，其圆心、半径及运动时间的确定方法圆心、半径及运动时
16、间的确定方法 1、轨迹上任意两点的洛伦兹力的指向，其延长、轨迹上任意两点的洛伦兹力的指向，其延长线的交点即是圆心线的交点即是圆心 2021/8/11 星期三202、用几何知识（勾股定理、三角关系）求出半、用几何知识（勾股定理、三角关系）求出半径大小径大小3、找出、找出圆圆心角心角大小，用大小，用求出运求出运动时间动时间4、速度的偏向角、速度的偏向角等于对应圆弧所对圆心角等于对应圆弧所对圆心角，且与时间成正比，且与时间成正比=t【方法总结】【方法总结】解决带电粒子在磁场中的匀速圆周运动最根解决带电粒子在磁场中的匀速圆周运动最根本的方法可分为三步：描轨迹、找圆心、求半径，本的方法可分为三步：描轨迹、找圆心、求半径，其中利用几何知识求出半径及角度关系最为关键。其中利用几何知识求出半径及角度关系最为关键。2021/8/11 星期三212021/8/11 星期三22