高中物理10大难点强行突破之九带电粒子在磁场中的运动

很实用

难点之九:带电粒子在磁场中的运动

一、难点突破策略

(一)明确带电粒子在磁场中的受力特点

1. 产生洛伦兹力的条件:

①电荷对磁场有相对运动.磁场对与其相对静止的电荷不会产生洛伦兹力作用. ②电荷的运动速度方向与磁场方向不平行.

2. 洛伦兹力大小:

当电荷运动方向与磁场方向平行时,洛伦兹力f=0;

当电荷运动方向与磁场方向垂直时,洛伦兹力最大,f=qυB;

当电荷运动方向与磁场方向有夹角θ时,洛伦兹力f= qυB·sinθ

3. 洛伦兹力的方向:洛伦兹力方向用左手定则判断

4. 洛伦兹力不做功.

(二)明确带电粒子在匀强磁场中的运动规律

带电粒子在只受洛伦兹力作用的条件下:

1. 若带电粒子沿磁场方向射入磁场,即粒子速度方向与磁场方向平行,θ=0°或180°时,带电粒子粒子在磁场中以速度υ做匀速直线运动.

2. 若带电粒子的速度方向与匀强磁场方向垂直,即θ=90°时,带电粒子在匀强磁场中以入射速度υ做匀速圆周运动. v2

①向心力由洛伦兹力提供:qvB m R

②轨道半径公式:R mv qB

③周期:T 2 R2 mm ,可见T只与有关,与v、R无关。 vqBq

(三)充分运用数学知识(尤其是几何中的圆知识,切线、弦、相交、相切、磁场的圆、轨迹的圆)构建粒子运动的物理学模型,归纳带电粒子在磁场中的题目类型,总结得出求解此类问题的一般方法与规律。

1. “带电粒子在匀强磁场中的圆周运动”的基本型问题

(1)定圆心、定半径、定转过的圆心角是解决这类问题的前提。确定半径和给定的几何量之间的关系是解题的基础,有时需要建立运动时间t和转过的圆心角α之间的关系(t T或t T)作为辅助。圆心的确定,通常有以下两种方法。 3602

① 已知入射方向和出射方向时,可通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线,两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图9-1中P为入射点,M为出射点)。

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