选择性必修 第二册 · 人教版
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3 带电粒子在匀强磁场中的运动_第2课时

免费读1266字2024-07-22

  老师:同学们好,今天我们学习的内容是人教版高中物理选择性必修2。第一章第三节带电粒子在云墙磁场中的运动本节课有两部分,今天我们来学习第二部分。上节课我们分析了带电粒子在云墙磁场中的受力特点和运动规律。我们先来简单回顾一下带电粒子在云墙磁场中的运动,以及带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径和周期。带电粒子以一定的初速度进入匀强磁场,其运动性质由初速度和所受洛伦兹力共同决定。当粒子速度与磁场方向垂直时,洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动,轨迹为圆。当粒子速度与磁场方向平行时,不受洛伦兹力做匀速直线,运动,轨迹为一条直线。当粒子速度与磁场方向成角度时,运动轨迹为等间距的螺旋线。

  老师:图片是我们通过洛伦兹力演示仪观察到的电子在云墙磁场中做运动的轨迹照片。我们重点讨论了带电粒子在磁场中做匀速圆柱运动的情况。当带电粒子垂直于磁场方向射入磁场时,所受洛伦兹力始终与速度方向垂直,指改变速度的方向,不改变速度的大小。提供了向心力粒子做匀速圆周运动。根据牛顿第二定律,洛伦兹力提供向心力QVB等于MV方比r,可得圆周运动的半径表达式r等于MV比QB。粒子圆周运动的周期为t等于2派r比v等于2派m比qb。需要注意的是,粒子做圆周运动的周期与速度大小无关。

  老师:好,下面我们来看一道例题,一个质量为1.67*10的-27次方千克,电荷量为1.6*10的-19次方库轮的带电粒子以5*10的5次方米每秒的初速度沿与磁场垂直的方向摄入,磁感应强度为0.2特斯拉的匀强磁场,求一粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比。粒子在磁场中运动的轨道半径3。粒子做匀速圆周运动的周期先来看第一小题,依据题中所给数据分别计算出带电粒子所受的重力和洛伦兹力,就可以求出重力与洛伦兹力之比。第2和第3小题,带电粒子在云桥磁场中受洛伦兹力并作匀速圆柱运动,由此可以求出粒子运动的轨道、半径及周期。

  老师:一、粒子所受重力g等于m小g,代入数据可得粒子的重力为1.64*10到负26次方牛顿。粒子所受洛伦兹力f等于QVB,代入数据可得洛伦兹力为1.6*10的-14次方牛顿。因此重力与洛伦兹力之比,g比f等于1.03*10的-12次方牛顿。

  老师:分析微观带电粒子在电场和磁场中的运动时,电场力和磁场力通常都远大于粒子的重力,所以在没有特殊说明的情况下,都将微观粒子的重力忽略不计。前面我们分析带电粒子在磁场中的运动时,都默认粒子只受洛伦兹力的作用,可见带电粒子在磁场中运动时,洛伦兹力远大于重力的影响可以忽略。

  老师:带电粒子所受的洛伦兹力为f,等于qvb,洛伦兹力提供向心力,因此QVB等于MV方比r,由此得到粒子在磁场中运动的轨道半径r等于MV比QB。代入数据可计算出粒子的半径为2.61*10的负二次方米。粒子做匀速圆周运动的周期t等于2派m比qb。代入数据可求得周期为3.28*10的-7次方秒。改变带

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