选择性必修第二册人教版物理1.3带电粒子在匀强磁场中的运动.docx

第 1.3 节 带电粒子在匀强磁场中的运动 【核心素养目标】 物理观念 理解带电粒子初速度方向和磁场方向垂直时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 . 科学思维 会根据洛伦兹力提供向心力推导半径公式和周期公式 . 科学探究 会分析带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题． 科学态度与责任 能 用带电粒子在匀强磁场中的运动规律解决实际问题。 知识点 一 　 带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题 【情境导入】 如图所示，可用洛伦兹力演示仪观 察运动 电子在匀强磁场中的偏转． (1) 不加磁场时，电子束的运动轨迹如何？ (2) 加上磁场后，电子束的运动轨迹如何？ (3) 如果保持出射电子的速度不变，增大磁感应强度，轨迹圆半径如何变化？ (4) 如果保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度，轨迹圆半径如何变化？ 答案 　 (1) 一条直线　 (2) 圆　 (3) 变小　 (4) 变大 【知识梳理】 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 1 ．若 v ∥ B ，带电粒子以速度 v 做匀速直线运动，其所受洛伦兹力 F ＝ 0 . 所以粒子做 匀速直线运动 ． 2 ．若 v ⊥ B ，此时初速度方向、洛伦兹力的方向均与磁场方向 垂直 ，粒子在垂直于 磁场 方向的平面内运动． (1) 洛伦兹力与粒子的运动方向 垂直 ，只改变粒子速度的 方向 ，不改变粒子速度的 大小 ． (2) 带电粒子在垂直于磁场的平面内做 匀速圆周 运动， 洛伦兹力 提供向心力． 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 1 ．半径 一个电荷量为 q 的粒子，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中以速度 v 运动，那么带电粒子所受的洛伦兹力为 F ＝ q v B ，由洛伦兹力提供向心力得 q v B ＝ ，由此可解得圆周运动的半径 r ＝ . 从这个结果可以看出，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与它的质量、速度成正比，与电荷量、磁感应强度成反比． 2 ．周期 由 r ＝ 和 T ＝ ，可得 T ＝ . 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道半径和运动速度 无关 ． 【重难诠释】 1 ．分析带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，要紧抓洛伦兹力提供向心力，即 q v B ＝ m . 2 ．同一粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，由 r ＝ 知， r 与 v 成正比；由 T ＝ 知， T 与速度无关，与半径无关． 【典例精析】 例 1 ． 粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的 4 倍与 2 倍，两粒子均带正电。让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。已知磁场方向垂直于纸面向里。如图所示的四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是 ( 　　 )