带电粒子在磁场中匀速圆周运动的半径计算省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

专题专题 磁场磁场（三）带电粒子在匀强磁场中（三）带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动半径计算匀速圆周运动半径计算长岛中学高三级部长岛中学高三级部 张玫玫张玫玫第1页复习目标：复习目标：复习目标：复习目标：v能够熟练地确定粒子运动轨迹圆心能够熟练地确定粒子运动轨迹圆心v能够熟练确定及计算轨迹半径能够熟练确定及计算轨迹半径对物理过程和运动规律综合分析能力、空间想象能对物理过程和运动规律综合分析能力、空间想象能力、利用数学工具处理物理问题能力考查都有较高力、利用数学工具处理物理问题能力考查都有较高要求。要求。高考命题：高考命题：近几年高考理综试卷中电场、磁场复合问题每年都以近几年高考理综试卷中电场、磁场复合问题每年都以大型综累计算题形式出现，考题特点是综合性强，多大型综累计算题形式出现，考题特点是综合性强，多把本章知识与电场性质、运动学规律、牛顿运动规律、把本章知识与电场性质、运动学规律、牛顿运动规律、圆周运动知识、功效关系等有机结合在一起，难度为圆周运动知识、功效关系等有机结合在一起，难度为中等以上。中等以上。能力考查要求：能力考查要求：第2页一、带电粒子在匀强磁场中运动一、带电粒子在匀强磁场中运动一、带电粒子在匀强磁场中运动一、带电粒子在匀强磁场中运动当当带带电电粒粒子子速速度度方方向向与与磁磁场场垂垂直直时时，带带电电粒粒子子在在垂垂直直于磁感应线平面内做于磁感应线平面内做 带带电电粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中仅仅受受洛洛仑仑兹兹力力而而做做匀匀速速圆圆周周运运动时，动时，充当向心力：充当向心力：当带电粒子速度方向平行于磁场方向时，带电粒子不当带电粒子速度方向平行于磁场方向时，带电粒子不受洛伦兹力，做受洛伦兹力，做 。匀速直线运动匀速直线运动匀速圆周运动匀速圆周运动洛伦兹力洛伦兹力第3页轨道半径轨道半径轨道半径轨道半径在匀强磁场中做匀速圆周运动带电粒子，它轨道在匀强磁场中做匀速圆周运动带电粒子，它轨道 半径跟粒子运动速率成正比半径跟粒子运动速率成正比运动速率越大，运动速率越大，轨道半径也越大轨道半径也越大周期周期周期周期可见粒子在磁场中做匀速圆周运动周期跟轨道半可见粒子在磁场中做匀速圆周运动周期跟轨道半径和运动速率无关。径和运动速率无关。总结上面两个表示式，发觉带电粒子圆周运动半总结上面两个表示式，发觉带电粒子圆周运动半径和周期都与粒子比荷径和周期都与粒子比荷q/m成成 。反比反比第4页粒子在磁场中做匀速圆周运动三个基本公式：粒子在磁场中做匀速圆周运动三个基本公式：洛仑兹力提供向心力洛仑兹力提供向心力轨迹半径轨迹半径周期周期（T与与R，v 无关）无关）其它表示式：其它表示式：频率：频率：动能：动能：第5页二、带电粒子做匀速圆周运动分析方法二、带电粒子做匀速圆周运动分析方法二、带电粒子做匀速圆周运动分析方法二、带电粒子做匀速圆周运动分析方法1 1、圆心确定、圆心确定怎怎样样确确定定圆圆心心是是处处理理问问题题前前提提，也也是是解解题题关关键键首首先先,应应有有一一个个最最基基本本思思绪绪：即即圆圆心心一一定定在在与与速速度度方方向向垂垂直直线上直直线上a.已知入射方向和出射方向时已知入射方向和出射方向时(如图所表如图所表示，图中示，图中P为入射点，为入射点，M为出射点为出射点)可经过入射点和出射点分别作垂直可经过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向直线，两条于入射方向和出射方向直线，两条直线交点就是圆弧轨道圆心直线交点就是圆弧轨道圆心PMvvO-q第6页b.已已知知入入射射方方向向和和出出射射点点位位置置时时(如如图图示示，P为入射点，为入射点，M为出射点为出射点)能能够够经经过过入入射射点点作作入入射射方方向向垂垂线线，连连接接入入射射点点和和出出射射点点，做做其其中中垂垂线线，这两条垂线交点就是圆弧轨道圆心。这两条垂线交点就是圆弧轨道圆心。PMvO-qc.已知入射点和入射方向，出射方向，已知入射点和入射方向，出射方向，但不知出射点位置时但不知出射点位置时Pv-q第7页练习练习3、在直径为在直径为d圆形区域内存在均匀磁场，磁圆形区域内存在均匀磁场，磁场方向垂直于圆面指向纸外一电荷量为场方向垂直于圆面指向纸外一电荷量为q，质量，质量为为m粒子，从磁场区域一条直径粒子，从磁场区域一条直径AC上上A点射入磁场，点射入磁场，其速度大小为其速度大小为v0,方向与方向与AC成成若此粒子恰好能若此粒子恰好能打在磁场区域圆周上打在磁场区域圆周上D点，点，AD与与AC夹角为夹角为，如，如图所表示找出轨迹圆心位置。图所表示找出轨迹圆心位置。第8页2 2、半径确定和计算半径确定和计算利利用用平平面面几几何何关关系系,求求出出该该圆圆可可能能半半径径(或或圆圆心心角角)并并注意以下几个主要几何特点：注意以下几个主要几何特点：vvOAB(偏向角偏向角)Oa.粒子速度偏向角粒子速度偏向角()等于转过圆心角等于转过圆心角()，=；b.相正确弦切角相正确弦切角()相等，相等，与相邻弦切角与相邻弦切角()互补，互补，即：即：+=180并等于并等于AB弦与切线夹角弦与切线夹角(弦切角弦切角)2倍倍(如图如图)，即即=2=t第9页第9页当带电粒子从直线边界进入磁场并从当带电粒子从直线边界进入磁场并从同一边界射出磁场时，始末速度与边同一边界射出磁场时，始末速度与边界夹角界夹角 。4 4、圆周运动中对称性、圆周运动中对称性、圆周运动中对称性、圆周运动中对称性当带电粒子在圆形磁场区域中运当带电粒子在圆形磁场区域中运动时，若粒子沿径向射入，则必动时，若粒子沿径向射入，则必定沿定沿 射出。射出。BMNBvvr相等相等径向径向第10页例例1.如如图图所所表表示示，一一带带电电量量为为q=+210-9C，在在直直线线上上一一点点O处处沿沿与与直直线线成成30角角方方向向垂垂直直进进入入磁磁感感应应强强度度为为B匀匀强强磁磁场场中中，经经历历t=1.510-6s后后抵抵达达直直线线上上另另一一点点P，求：，求：（1）粒子做）粒子做圆圆周运周运动动周期周期T（2）磁感）磁感应应强强度度B大小大小（3）若）若OP距离距离为为0.1m，则则粒子粒子运运动动速度速度v为为多大？多大？30PO第11页例例2、如如图所表示，半径所表示，半径为r圆形区域内存在着垂直形区域内存在着垂直纸面向里匀面向里匀强磁磁场，磁感，磁感应强度度为B。现有一有一带电离子离子（不（不计重力）从重力）从A以速度以速度v沿沿圆形区域直径射入磁形区域直径射入磁场，已知离子从已知离子从C点射出磁点射出磁场方向与方向与AO方向方向间夹角角为60。求：求：（1）该离子离子带何种何种电荷；荷；（2）求）求该离子离子电荷量与荷量与质量之比量之比q/m第12页