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带电粒子在匀强磁场中的圆周运动

  • 作者: 新生代
  • 来源: 归一文学
  • 发表于2023-11-09
  • 热度20059
  • 刘亚勋 四川省简阳市三星中学 641404

      知识回顾

    一、圆周运动

    (1)圆周运动:物体的运动轨道是圆的运动

      (2)匀速圆周运动:质点沿圆周运动,如果在任意相等的时间 内通过的 弧长 相等,这种运动叫做匀速圆周运动.

      (3)匀速圆周运动的“匀速”指的是 速率 不变.

    二、描述圆周运动的物理量

    (1)线速度

      ①定义:质点做匀速圆周运动通过的弧长和所用时间的比值叫线速度.

      ②大小: 单位:m/s.

      ③线速度是矢量.质点在圆周上某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向.

      (2)角速度

      ①定义:质点做匀速圆周运动的圆心角和所用时间的比值叫角速度.

      ②大小: 单位:rad/s.

      (3)周期T和频率f

      ①定义:做圆周运动的物体运动一周所用的 _____ 叫做周期,用T表示,单位:s.

      ②频率:做圆周运动的物体在单位时间内转过的圈数叫做频率,用f表示,单位Hz,

      (4)几者的关系式

      线速度与周期___________ ;角速度与周期___________;线速度与角速度___________周期与频率___________

    三、洛伦兹力

    (1)洛伦兹力:磁场对___________的作用力叫洛伦兹力.

      (2)洛伦兹力的大小

      ①v∥B时,洛伦兹力F洛=__________.(θ=0°或180°)

      ②v⊥B时,洛伦兹力F洛=__________.(θ=90°)

      ③v=0时,洛伦兹力F洛=__________.

      (3)洛伦兹力的方向

      ①判定方法

      左手定则:掌心——磁感线垂直穿入掌心;

      四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向;

      大拇指——指向洛伦兹力的方向.

      ②方向特点:F洛⊥B,F洛⊥v,即F垂直于B和v决定的________(注意:洛伦兹力不做功).

    四、带电粒子在匀强磁场中的运动

    (1)若v∥B,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线运动.

      (2)若v⊥B,带电粒子仅受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动.

      半径公式

      周期公式

    五、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的基本方法

    关键是:1.画出运动轨迹;2.确定圆心和半径;3.利用洛伦兹力提供向心力列式.

      (1)圆心的确定

      

      (2)半径的确定

      可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小.

      (3)运动时间的确定

      粒子在磁场中运动一周的时间为T,当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为θ时,其运动时间表示为:t=____________(或 t= ____________).

    六、带电粒子在有界磁场中运动的常见情形

    ①直线边界(进出磁场具有对称性,如图(a)、(b)、(c)所示)

      

      ②圆形边界(沿径向射入必沿径向射出,如图所示)

      

      总结:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力。找圆心,定半径,画轨迹是解决这一类问题常见的考查方式。解决这类问题我们要结合圆的相关几何知识,巧妙的处理。同时还要注意在有界磁场区域的临界情况。找临界点和切点是解决问题的一般方法。

      本文标题:带电粒子在匀强磁场中的圆周运动

      本文链接:https://www.99guiyi.com/content/1163229.html

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