高中物理帶電粒子在電磁場中的運動秀課件目錄CONTENTS帶電粒子與電磁場基本概念洛倫茲力與帶電粒子運動磁場對帶電粒子運動影響電場對帶電粒子運動影響復合場中帶電粒子運動規律實驗：觀察和研究帶電粒子在電磁場中運動01帶電粒子與電磁場基本概念帶電粒子是指帶有正電荷或負電荷的微觀粒子，如電子、質子等。帶電粒子定義帶電粒子具有電荷和質量，因此受到電場和磁場的作用力，表現出特定的運動規律。帶電粒子性質帶電粒子定義及性質電磁場是由電荷和電流產生的物理場，包括電場和磁場兩部分。電磁場定義電磁場具有能量、動量和方向性等特性，可以傳遞電磁相互作用。電磁場特性電磁場概念及特性

帶電粒子與電磁場相互作用庫侖力帶電粒子在電場中受到庫侖力作用，其大小與電荷量成正比，與電場強度成正比。洛倫茲力帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力作用，其大小與電荷量、速度以及磁場強度有關。運動軌跡帶電粒子在電磁場中的運動軌跡受到電場力和磁場力的共同作用，可能呈現出直線、圓周等不同的運動形式。02洛倫茲力與帶電粒子運動洛倫茲力定義運動于電磁場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是磁感應強度。洛倫茲力定義及公式勻速圓周運動當帶電粒子垂直射入均勻磁場時，洛倫茲力提供向心力，使帶電粒子做勻速圓周運動。螺旋運動當帶電粒子與磁場有一定夾角時，可分解為沿磁場方向的分運動和垂直磁場方向的分運動，垂直方向做勻速圓周運動，沿磁場方向做勻速直線運動，合運動為螺旋運動。洛倫茲力作用下帶電粒子運動規律例題1一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子以速度v0從O點沿y軸正方向射入磁感應強度為B的圓形勻強磁場區域，磁場方向垂直紙面向外，粒子恰好從C點射出磁場，其方向與x軸正方向的夾角θ=30°，求該勻強磁場的半徑r及粒子在磁場中運動的時間t。解析粒子在磁場中做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力，根據牛頓第二定律求出粒子圓周運動的半徑R，由幾何關系求出勻強磁場的半徑r。根據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求出粒子在磁場中運動的時間t。例題2一帶電粒子從電場中的A點運動到B點，徑跡如圖中虛線所示，不計粒子所受重力，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點的速度大于B點的速度典型例題解析D.粒子的初速度不為零解析：根據粒子的運動軌跡可知，粒子受到的電場力方向斜向左下方，電場線方向未知，無法判斷粒子的電性，故A錯誤；根據電場線的疏密可知，從A點到B點電場強度逐漸減小，電場力逐漸減小，根據牛頓第二定律可知加速度逐漸減小，故B正確；從A到B過程中電場力做負功，電勢能增大，動能減小，所以A點的速度大于B點的速度，故C正確；粒子的初速度不為零，初速度方向與電場力的方向不在同一條直線上，粒子做曲線運動，故D正確。典型例題解析03磁場對帶電粒子運動影響當帶電粒子在磁場中沿直線運動時，會受到洛倫茲力的作用，其方向垂直于粒子運動方向和磁場方向。洛倫茲力由于洛倫茲力的存在，帶電粒子的運動軌跡將發生偏轉，偏轉程度取決于粒子的速度、電荷量以及磁場的強度。運動軌跡當粒子速度方向與磁場方向平行時，粒子不受洛倫茲力作用，保持勻速直線運動。粒子速度磁場對直線運動帶電粒子影響運動半徑曲線運動的半徑取決于粒子的速度、電荷量以及磁場的強度，半徑大小與這些物理量之間的關系可以通過公式計算得出。向心力當帶電粒子在磁場中做曲線運動時，會受到向心力的作用，使其沿著曲線軌跡運動。粒子速度當粒子速度方向與磁場方向垂直時，粒子受到最大向心力作用，曲線運動半徑最小。磁場對曲線運動帶電粒子影響例題一一個帶電粒子以速度v垂直射入磁感強度為B的勻強磁場中，求粒子在磁場中運動的半徑和周期。例題二一個帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，已知粒子的速度、電荷量和磁場的強度，求粒子的質量。解析根據洛倫茲力提供向心力的原理，可以列出方程求解粒子的質量。通過計算可以得出質量的表達式，并進一步討論影響質量的因素。解析根據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中運動的半徑和周期。通過計算可以得出半徑和周期的表達式，并進一步討論影響半徑和周期的因素。典型例題解析04電場對帶電粒子運動影響當帶電粒子與電場方向相同時，電場力對粒子做正功，粒子動能增加，速度增大，做加速運動。加速運動減速運動勻速運動當帶電粒子與電場方向相反時，電場力對粒子做負功，粒子動能減小，速度減小，做減速運動。當帶電粒子所受的電場力與粒子的重力等大反向時，粒子在電場中做勻速直線運動。030201電場對直線運動帶電粒子影響圓周運動當帶電粒子在點電荷的電場中受到的電場力提供向心力時，粒子繞點電荷做勻速圓周運動。螺旋運動當帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力作用時，若洛倫茲力不足以提供向心力，則粒子在磁場中做螺旋運動。類平拋運動當帶電粒子以一定的初速度垂直射入勻強電場時，受到的電場力恒定且與初速度方向垂直，粒子做類平拋運動。電場對曲線運動帶電粒子影響一質量為m、電荷量為q的帶正電的小球，在勻強電場中從A點由靜止釋放后，做加速直線運動，到達B點時速度為v，則AB間的電勢差為____。例題1根據動能定理得$qU_{AB}=frac{1}{2}mv^{2}$，解得$U_{AB}=frac{mv^{2}}{2q}$。解析一帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，若不計重力影響，則下列說法正確的是()例題2典型例題解析VS粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時，洛倫茲力提供向心力，粒子的速度大小不變，方向時刻改變，因此粒子的動能不變$，A$正確$，D$錯誤；粒子的動量大小不變，方向時刻改變$，B$錯誤；粒子的加速度大小不變，方向時刻指向圓心$，C$錯誤.例題3一帶電粒子在電場和磁場的復合場中運動，若不計重力影響，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動，則電場力和洛倫茲力一定平衡B.若粒子做勻速圓周運動，則電場力和洛倫茲力一定平衡C.若粒子做勻變速曲線運動，則電場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動，則電場力和洛倫茲力一定不平衡解析：若粒子做勻速直線運動，根據平衡條件可知電場力和洛倫茲力一定平衡$，A$正確；若粒子做勻速圓周運動，則電場力和洛倫茲力的合力提供向心力$，B$錯誤；若粒子做勻變速曲線運動，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，因此只有電場力作用$，C$錯誤；若粒子做一般曲線運動時即速率發生變化時，洛倫茲力的大小發生變化，導致粒子所受合外力發生變化$，D$正確.典型例題解析05復合場中帶電粒子運動規律運動軌跡01在重力、電場力和洛倫茲力的共同作用下，帶電粒子的運動軌跡可能是直線、拋物線或螺旋線，具體取決于粒子的初速度、電荷量以及電磁場的分布。運動性質02當粒子所受合力為零時，粒子將做勻速直線運動；當合力不為零時，粒子將做變速運動，其加速度由合力和粒子質量共同決定。能量轉化03在運動過程中，粒子的動能和勢能之間可能發生轉化，具體取決于電磁場的性質以及粒子的運動狀態。重力、電場力和洛倫茲力共同作用場強疊加原理在復雜復合場中，不同來源的電場和磁場可以相互疊加，形成復雜的電磁場分布。帶電粒子在這樣的場中運動時，需要同時考慮多個場對其的作用。運動軌跡分析由于復雜復合場中電磁場的分布可能不均勻，帶電粒子的運動軌跡可能更加復雜多變。在分析時，需要綜合考慮粒子的初速度、電荷量以及電磁場的分布情況。動力學方程在復雜復合場中，帶電粒子的運動規律可以通過動力學方程來描述。通過求解這些方程，可以得到粒子的運動軌跡、速度、加速度等物理量。復雜復合場中帶電粒子運動規律123解析帶電粒子在重力、電場力和洛倫茲力共同作用下的直線運動問題，通過受力分析和運動學公式求解相關物理量。例題一探討帶電粒子在復雜復合場中的曲線運動問題，利用場強疊加原理和動力學方程分析粒子的運動規律。例題二研究帶電粒子在電磁場中的周期性運動問題，通過能量守恒和動量定理等方法求解相關物理量。例題三典型例題解析06實驗：觀察和研究帶電粒子在電磁場中運動通過觀察和測量帶電粒子在電磁場中的運動軌跡，探究電磁場對帶電粒子的作用規律，加深對電磁場理論的理解。實驗目的當帶電粒子進入電磁場時，會受到電場力和洛倫茲力的作用，其運動軌跡將發生變化。通過測量粒子在不同電磁場條件下的運動軌跡，可以研究電磁場對帶電粒子的作用規律。實驗原理實驗目的和原理實驗步驟1.準備實驗器材，包括電磁鐵、電源、粒子源、熒光屏等。2.將電磁鐵通電，產生穩定的磁場。實驗步驟和操作注意事項4.觀察并記錄粒子在熒光屏上的運動軌跡。5.改變電磁場的條件（如磁場強度、電場強度等），重復上述步驟。3.打開粒子源，使帶電粒子進入電磁場。實驗步驟和操作注意事項操作注意事項1.保持實驗環境的清潔和安靜，避免外界因素對實驗結果的干擾。2.在操作過程中，注意保護眼睛和手部安全，避免受到意外傷害。3.嚴格按照實驗步驟進行操作，確保實驗數據的準確性和可靠性。01020304實驗步驟和操作注意事項數據處理在實驗過程中，需要記錄不同電磁場條件下帶電粒子的運動軌跡數據。通過對這些數據進行整理、分類和統計，可