运动电荷在磁场中受到的力（课堂PPT）

1、.13.5 3.5 洛伦兹力洛伦兹力磁场对运动电荷的作用.2.3.4.5课堂互动讲练课堂互动讲练洛伦兹力方向的判定及大小的计算洛伦兹力方向的判定及大小的计算在图在图356所示的各图中，匀强磁场的磁所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为感应强度均为B，带电粒子的速率均为，带电粒子的速率均为v，带电荷，带电荷量均为量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向小，并指出洛伦兹力的方向图图356.6.71 1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向这时粒子所受洛伦兹力的方向 +

2、V VV V+V VV VV V+V VF FL+V V垂直纸面向外垂直纸面向外 垂直纸面向里垂直纸面向里+V VF FLF FL LF FLFL=0FL=0课堂练习课堂练习: :.8.9.10(vB)(vB)特例特例: :qvBF 洛0洛F当运动电荷的速度当运动电荷的速度v v方向与磁感应强方向与磁感应强度度B B方向的夹角为方向的夹角为，电荷所受的洛伦兹，电荷所受的洛伦兹力大小为力大小为 二、洛伦兹力的大小二、洛伦兹力的大小sinqvBF洛.11.12-e2v.BT=2m/eBT=2m/eB例例 1、匀强磁场中，有两个电子分别以速率、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和和2v沿垂沿垂直于磁

3、场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？直于磁场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？veBmvr两个电子同时回到原来的出发点两个电子同时回到原来的出发点运动周期和电子的速率无关运动周期和电子的速率无关轨道半径与粒子射入的速度成正比轨道半径与粒子射入的速度成正比v-e两个电子轨道半径如何？两个电子轨道半径如何？.13例例2 2一个带负电粒子（质量为一个带负电粒子（质量为m m，带电量为，带电量为q q），以速率），以速率v v在磁感在磁感应强度为应强度为B B的匀强磁场中做逆时针圆周运动（沿着纸面），则该匀的匀强磁场中做逆时针圆周运动（沿着纸面），则该匀强磁场的方向为垂直于纸面向里还是向外？粒

4、子运转所形成的环强磁场的方向为垂直于纸面向里还是向外？粒子运转所形成的环形电流的大小为多大？形电流的大小为多大？-m，qvF=qvB.B匀强磁场的方向为垂直于纸面向外I=q/tI=q/TT=2T=2（mv/qBmv/qB）/v /v vrT2rmvqvB2qBmvr 2 mTqBI=q/T=qI=q/T=q2 2B/2mB/2m.14.15.16.17.18.19例例1 1：一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向：一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场粒子的一段径迹如下图所射入一匀强磁场粒子的一段径迹如下图所示径迹上的每一小段都可近似看成圆示径迹上的每一小段都可近似看成圆弧由于带电粒子使沿途

5、的空气电离，粒子弧由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小的能量逐渐减小( (带电量不变带电量不变) )从图中情况从图中情况可以确定可以确定A A粒子从粒子从a a到到b b，带正电，带正电B B粒子从粒子从a a到到b b，带负电，带负电C C粒子从粒子从b b到到a a，带正电，带正电D D粒子从粒子从b b到到a a，带负电，带负电 C C.20三、带电粒子在磁场中运动问题的解题思路三、带电粒子在磁场中运动问题的解题思路找 圆 心找 圆 心画轨迹画轨迹1 、 已 知 两 点 速 度 方 向、 已 知 两 点 速 度 方 向2、已知一点速度方向和另一点位置、已知一点速度方向和另一点

6、位置两洛伦兹力方向的延长线交点为圆心两洛伦兹力方向的延长线交点为圆心弦的垂直平分线与一直径的交点为圆心弦的垂直平分线与一直径的交点为圆心v1Ov2ABv1ABO.21例例5 5、如图所示，在半径为、如图所示，在半径为r r的圆形区域内，有一个匀强的圆形区域内，有一个匀强磁场，一带电粒子以速度磁场，一带电粒子以速度v v0 0从从M M点沿半径方向射入磁场区，点沿半径方向射入磁场区，并由并由N N点射出，点射出，O O点为圆心，点为圆心，AOB=120AOB=120，求粒子在磁场，求粒子在磁场区的偏转半径区的偏转半径R R及在磁场区中的运动时间。（粒子重力不及在磁场区中的运动时间。（粒子重力不计

7、）计）rR6030r/R=tan30R=rtan60ot=（ 6060o o /360360o o）T=T= T/6T=2 R/v030rR30336vrTtr/R=sin30 R/r=tan60.22四、课堂小结：四、课堂小结：（一）、带电粒子在匀强磁场中的运动规律（一）、带电粒子在匀强磁场中的运动规律垂直入射磁场的带电粒子做匀速圆周运动垂直入射磁场的带电粒子做匀速圆周运动F洛洛=F向向2mvqvBrmvrqB22rmTvqB2tT（二）、确定带电粒子在有界磁场中运动轨迹的（二）、确定带电粒子在有界磁场中运动轨迹的方法方法定圆心，画圆弧，求半径。定圆心，画圆弧，求半径。.23 1、找圆心：方

8、法、找圆心：方法 2、定半径：、定半径： 3、确定运动时间：、确定运动时间：Tt2qBmT2注意：用弧度表示用弧度表示几何法求半径几何法求半径向心力公式求半径向心力公式求半径利用利用vR利用弦的中垂线利用弦的中垂线t=（ o o /360360o o）T T（二）、确定带电粒子在有界磁场中运动轨迹的（二）、确定带电粒子在有界磁场中运动轨迹的方法方法.24入射角入射角300时时qBmqBmt3261.25.26入射角入射角1500时时qBmqBmt35265.27粒子在磁场中做圆周运动的对称规律：粒子在磁场中做圆周运动的对称规律：从同一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，从同一直线边界射入的粒

9、子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。速度与边界的夹角相等。1 1、两个对称规律：、两个对称规律：.28变式训练变式训练3如图如图3513所示，质量为所示，质量为m的带正的带正电小球从静止开始沿竖直的绝缘墙竖直下滑磁电小球从静止开始沿竖直的绝缘墙竖直下滑磁感应强度为感应强度为B的匀强磁场方向水平垂直纸面向外，的匀强磁场方向水平垂直纸面向外，并与小球运动方向垂直若小球电荷量为并与小球运动方向垂直若小球电荷量为q，球与，球与墙间的动摩擦因数为墙间的动摩擦因数为，则小球下滑的最大速度和，则小球下滑的最大速度和最大加速度各多大？最大加速度各多大？图图3513.29.30质量为质量为0.1 g的小

10、物块，带有的小物块，带有5104 C的电荷的电荷量，放在倾角为量，放在倾角为30的绝缘光滑斜面上，整个斜面的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图的匀强磁场中，磁场方向如图3511所所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面开始离开斜面(设斜面足够长，设斜面足够长，g10 m/s2)，问：，问：带电体在匀强磁场中运动的动带电体在匀强磁场中运动的动态分析态分析图图3511.31(1)物块带电性质？物块带电性质？(2)物块离开斜面时的速度为多少？物块离开斜面时的速度为多少？(3)物块在斜面上滑行的最大距离是多

11、少？物块在斜面上滑行的最大距离是多少？【思路点拨思路点拨】先判定洛伦兹力方向，再求离先判定洛伦兹力方向，再求离开斜面的临界速度，最后由动能定理求物块位开斜面的临界速度，最后由动能定理求物块位移移.32.332回旋加速器回旋加速器 .34回旋加速器回旋加速器两两D形盒中有形盒中有匀强磁场匀强磁场无电场，盒无电场，盒间缝隙有间缝隙有交变电场交变电场。电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。粒子回旋的周期不随半径粒子回旋的周期不随半径改变。改变。让电场方向变化的让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一周期与粒子回旋的周期一致致，从而保证粒子始终被，从而保证粒子始终被加速。加速。

12、.35 在磁场中做圆周运动在磁场中做圆周运动,周期不变周期不变 每一个周期加速两次每一个周期加速两次 电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同同 电场一个周期中方向变化两次电场一个周期中方向变化两次 粒子加速的最大速度由盒的半径决定粒子加速的最大速度由盒的半径决定 电场加速过程中电场加速过程中,时间极短时间极短,可忽略可忽略结论结论.36例例3：关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是：关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是：A、电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋、电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋B、电场和磁场同时用来加速带电粒

13、子、电场和磁场同时用来加速带电粒子C、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大动能由加速电压决定动能由加速电压决定D、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大动能由磁感应强度动能由磁感应强度B决定和加速电压决定决定和加速电压决定(A).37 例例4：垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为：垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为d的的条形区域内，磁感应强度为条形区域内，磁感应强度为B一个质量为一个质量为m、电量为电量为q的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方向从向从点垂直飞入磁场区，

14、如图所示，当它飞离点垂直飞入磁场区，如图所示，当它飞离磁场区时，运动方向偏转磁场区时，运动方向偏转角试求粒子在磁场角试求粒子在磁场中运动的时间中运动的时间t三、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的时间三、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的时间qBmqBmTt222.38四、带电粒子在磁场中运动情况研究四、带电粒子在磁场中运动情况研究 1、找圆心：方法、找圆心：方法 2、定半径：、定半径： 3、确定运动时间：、确定运动时间：Tt2qBmT2注意：用弧度表示用弧度表示几何法求半径几何法求半径向心力公式求半径向心力公式求半径利用利用vR利用弦的中垂线利用弦的中垂线.39确定带电粒子在磁场中运动轨迹

15、的方法确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法1 1、物理方法：、物理方法：作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。2 2、物理和几何方法：、物理和几何方法：作出带电粒子在磁场中某个位置所受洛仑兹力，沿其方向的作出带电粒子在磁场中某个位置所受洛仑兹力，沿其方向的延长线与圆周上两点连线的中垂线的交点确定圆心，从而确延长线与圆周上两点连线的中垂线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。定其运动轨迹。3 3、几何方法：、几何方法：圆周上任意两点连线的中垂线过圆心圆周上

16、任意两点连线的中垂线过圆心圆周上两条切线夹角的平分线过圆心圆周上两条切线夹角的平分线过圆心过切点作切线的垂线过圆心过切点作切线的垂线过圆心.40 如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质量量m m、电量、电量q q、若它以速度、若它以速度v v沿与虚线成沿与虚线成30300 0、90900 0、1501500 0、1801800 0角分别射入，请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、角分别射入，请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其在磁场中运动的时间。并求其在磁场中运动的时间。例：有界磁场中粒子运动轨迹的确定.41五、临界问题五、临界问题例：长为例：长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所