高中物理帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)秀課件

高中物理帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)秀課件目錄CONTENTS帶電粒子與電磁場(chǎng)基本概念洛倫茲力與帶電粒子運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子運(yùn)動(dòng)影響電場(chǎng)對(duì)帶電粒子運(yùn)動(dòng)影響復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)：觀察和研究帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)01帶電粒子與電磁場(chǎng)基本概念帶電粒子是指帶有正電荷或負(fù)電荷的微觀粒子，如電子、質(zhì)子等。帶電粒子定義帶電粒子具有電荷和質(zhì)量，因此受到電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用力，表現(xiàn)出特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。帶電粒子性質(zhì)帶電粒子定義及性質(zhì)電磁場(chǎng)是由電荷和電流產(chǎn)生的物理場(chǎng)，包括電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩部分。電磁場(chǎng)定義電磁場(chǎng)具有能量、動(dòng)量和方向性等特性，可以傳遞電磁相互作用。電磁場(chǎng)特性電磁場(chǎng)概念及特性

帶電粒子與電磁場(chǎng)相互作用庫(kù)侖力帶電粒子在電場(chǎng)中受到庫(kù)侖力作用，其大小與電荷量成正比，與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。洛倫茲力帶電粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用，其大小與電荷量、速度以及磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。運(yùn)動(dòng)軌跡帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡受到電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的共同作用，可能呈現(xiàn)出直線、圓周等不同的運(yùn)動(dòng)形式。02洛倫茲力與帶電粒子運(yùn)動(dòng)洛倫茲力定義運(yùn)動(dòng)于電磁場(chǎng)的帶電粒子所受的力。洛倫茲力公式F=qvB。其中q是帶電粒子的電荷量，v是帶電粒子的速度，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度。洛倫茲力定義及公式勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子垂直射入均勻磁場(chǎng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，使帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。螺旋運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子與磁場(chǎng)有一定夾角時(shí)，可分解為沿磁場(chǎng)方向的分運(yùn)動(dòng)和垂直磁場(chǎng)方向的分運(yùn)動(dòng)，垂直方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，沿磁場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，合運(yùn)動(dòng)為螺旋運(yùn)動(dòng)。洛倫茲力作用下帶電粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律例題1一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子以速度v0從O點(diǎn)沿y軸正方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，粒子恰好從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，其方向與x軸正方向的夾角θ=30°，求該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑r及粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。解析粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求出粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R，由幾何關(guān)系求出勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑r。根據(jù)粒子速度的偏向角等于軌跡的圓心角，求出軌跡的圓心角α，由t=α/2πT求出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。例題2一帶電粒子從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，徑跡如圖中虛線所示，不計(jì)粒子所受重力，則()典型例題解析A.粒子帶正電B.粒子加速度逐漸減小C.A點(diǎn)的速度大于B點(diǎn)的速度典型例題解析D.粒子的初速度不為零解析：根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，粒子受到的電場(chǎng)力方向斜向左下方，電場(chǎng)線方向未知，無法判斷粒子的電性，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可知，從A點(diǎn)到B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減小，電場(chǎng)力逐漸減小，根據(jù)牛頓第二定律可知加速度逐漸減小，故B正確；從A到B過程中電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，所以A點(diǎn)的速度大于B點(diǎn)的速度，故C正確；粒子的初速度不為零，初速度方向與電場(chǎng)力的方向不在同一條直線上，粒子做曲線運(yùn)動(dòng)，故D正確。典型例題解析03磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子運(yùn)動(dòng)影響當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用，其方向垂直于粒子運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向。洛倫茲力由于洛倫茲力的存在，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)程度取決于粒子的速度、電荷量以及磁場(chǎng)的強(qiáng)度。運(yùn)動(dòng)軌跡當(dāng)粒子速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，粒子不受洛倫茲力作用，保持勻速直線運(yùn)動(dòng)。粒子速度磁場(chǎng)對(duì)直線運(yùn)動(dòng)帶電粒子影響運(yùn)動(dòng)半徑曲線運(yùn)動(dòng)的半徑取決于粒子的速度、電荷量以及磁場(chǎng)的強(qiáng)度，半徑大小與這些物理量之間的關(guān)系可以通過公式計(jì)算得出。向心力當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到向心力的作用，使其沿著曲線軌跡運(yùn)動(dòng)。粒子速度當(dāng)粒子速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子受到最大向心力作用，曲線運(yùn)動(dòng)半徑最小。磁場(chǎng)對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)帶電粒子影響例題一一個(gè)帶電粒子以速度v垂直射入磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑和周期。例題二一個(gè)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知粒子的速度、電荷量和磁場(chǎng)的強(qiáng)度，求粒子的質(zhì)量。解析根據(jù)洛倫茲力提供向心力的原理，可以列出方程求解粒子的質(zhì)量。通過計(jì)算可以得出質(zhì)量的表達(dá)式，并進(jìn)一步討論影響質(zhì)量的因素。解析根據(jù)洛倫茲力提供向心力的原理，可以列出方程求解粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑和周期。通過計(jì)算可以得出半徑和周期的表達(dá)式，并進(jìn)一步討論影響半徑和周期的因素。典型例題解析04電場(chǎng)對(duì)帶電粒子運(yùn)動(dòng)影響當(dāng)帶電粒子與電場(chǎng)方向相同時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做正功，粒子動(dòng)能增加，速度增大，做加速運(yùn)動(dòng)。加速運(yùn)動(dòng)減速運(yùn)動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子與電場(chǎng)方向相反時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做負(fù)功，粒子動(dòng)能減小，速度減小，做減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)帶電粒子所受的電場(chǎng)力與粒子的重力等大反向時(shí)，粒子在電場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)。030201電場(chǎng)對(duì)直線運(yùn)動(dòng)帶電粒子影響圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力提供向心力時(shí)，粒子繞點(diǎn)電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。螺旋運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用時(shí)，若洛倫茲力不足以提供向心力，則粒子在磁場(chǎng)中做螺旋運(yùn)動(dòng)。類平拋運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子以一定的初速度垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，受到的電場(chǎng)力恒定且與初速度方向垂直，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)。電場(chǎng)對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)帶電粒子影響一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中從A點(diǎn)由靜止釋放后，做加速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為v，則AB間的電勢(shì)差為____。例題1根據(jù)動(dòng)能定理得$qU_{AB}=frac{1}{2}mv^{2}$，解得$U_{AB}=frac{mv^{2}}{2q}$。解析一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若不計(jì)重力影響，則下列說法正確的是()例題2典型例題解析VS粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，粒子的速度大小不變，方向時(shí)刻改變，因此粒子的動(dòng)能不變$，A$正確$，D$錯(cuò)誤；粒子的動(dòng)量大小不變，方向時(shí)刻改變$，B$錯(cuò)誤；粒子的加速度大小不變，方向時(shí)刻指向圓心$，C$錯(cuò)誤.例題3一帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，若不計(jì)重力影響，則下列說法正確的是()解析典型例題解析A.若粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力和洛倫茲力一定平衡B.若粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力和洛倫茲力一定平衡C.若粒子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力和洛倫茲力一定平衡典型例題解析VSD.若粒子做一般曲線運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力和洛倫茲力一定不平衡解析：若粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件可知電場(chǎng)力和洛倫茲力一定平衡$，A$正確；若粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力和洛倫茲力的合力提供向心力$，B$錯(cuò)誤；若粒子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，則合外力恒定且與速度方向不在同一直線上，而洛倫茲力的大小與速度大小成正比、方向始終與速度方向垂直，因此只有電場(chǎng)力作用$，C$錯(cuò)誤；若粒子做一般曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)即速率發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的大小發(fā)生變化，導(dǎo)致粒子所受合外力發(fā)生變化$，D$正確.典型例題解析05復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)軌跡01在重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力的共同作用下，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是直線、拋物線或螺旋線，具體取決于粒子的初速度、電荷量以及電磁場(chǎng)的分布。運(yùn)動(dòng)性質(zhì)02當(dāng)粒子所受合力為零時(shí)，粒子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)合力不為零時(shí)，粒子將做變速運(yùn)動(dòng)，其加速度由合力和粒子質(zhì)量共同決定。能量轉(zhuǎn)化03在運(yùn)動(dòng)過程中，粒子的動(dòng)能和勢(shì)能之間可能發(fā)生轉(zhuǎn)化，具體取決于電磁場(chǎng)的性質(zhì)以及粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力共同作用場(chǎng)強(qiáng)疊加原理在復(fù)雜復(fù)合場(chǎng)中，不同來源的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互疊加，形成復(fù)雜的電磁場(chǎng)分布。帶電粒子在這樣的場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要同時(shí)考慮多個(gè)場(chǎng)對(duì)其的作用。運(yùn)動(dòng)軌跡分析由于復(fù)雜復(fù)合場(chǎng)中電磁場(chǎng)的分布可能不均勻，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可能更加復(fù)雜多變。在分析時(shí)，需要綜合考慮粒子的初速度、電荷量以及電磁場(chǎng)的分布情況。動(dòng)力學(xué)方程在復(fù)雜復(fù)合場(chǎng)中，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以通過動(dòng)力學(xué)方程來描述。通過求解這些方程，可以得到粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度、加速度等物理量。復(fù)雜復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律123解析帶電粒子在重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力共同作用下的直線運(yùn)動(dòng)問題，通過受力分析和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解相關(guān)物理量。例題一探討帶電粒子在復(fù)雜復(fù)合場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)問題，利用場(chǎng)強(qiáng)疊加原理和動(dòng)力學(xué)方程分析粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。例題二研究帶電粒子在電磁場(chǎng)中的周期性運(yùn)動(dòng)問題，通過能量守恒和動(dòng)量定理等方法求解相關(guān)物理量。例題三典型例題解析06實(shí)驗(yàn)：觀察和研究帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)通過觀察和測(cè)量帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，探究電磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用規(guī)律，加深對(duì)電磁場(chǎng)理論的理解。實(shí)驗(yàn)?zāi)康漠?dāng)帶電粒子進(jìn)入電磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)受到電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用，其運(yùn)動(dòng)軌跡將發(fā)生變化。通過測(cè)量粒子在不同電磁場(chǎng)條件下的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以研究電磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用規(guī)律。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮韺?shí)驗(yàn)步驟1.準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，包括電磁鐵、電源、粒子源、熒光屏等。2.將電磁鐵通電，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)步驟和操作注意事項(xiàng)4.觀察并記錄粒子在熒光屏上的運(yùn)動(dòng)軌跡。5.改變電磁場(chǎng)的條件（如磁場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)強(qiáng)度等），重復(fù)上述步驟。3.打開粒子源，使帶電粒子進(jìn)入電磁場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)步驟和操作注意事項(xiàng)操作注意事項(xiàng)1.保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的清潔和安靜，避免外界因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。2.在操作過程中，注意保護(hù)眼睛和手部安全，避免受到意外傷害。3.嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。01020304實(shí)驗(yàn)步驟和操作注意事項(xiàng)數(shù)據(jù)處理在實(shí)驗(yàn)過程中，需要記錄不同電磁場(chǎng)條件下帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分類和統(tǒng)計(jì)，可