第3章第六节 　带电粒子在匀强磁场中的运动 新优化方案选修3-1 高中物理教学课件.pptVIP

知能优化训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录 按ESC键退出全屏播放 谢谢使用 即时应用(即时突破，小试牛刀) 3.两带电油滴在竖直向上的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B正交的空间做竖直平面内的匀速圆周运动，如图3－6－9所示，则两油滴一定相同的是(　　) ①带电性质　②运动周期　③运动半径　④运动速率 A．①②　　　　　　　　　　　B．①④ C．②③④ D．①③④ 图3－6－9 课堂互动讲练 半径公式、周期公式的应用 例1 已知氢核与氦核的质量之比m1∶m2＝1∶4，电荷量之比q1∶q2＝1∶2，当氢核与氦核以v1∶v2＝4∶1的速度，垂直于磁场方向射入磁场后，分别做匀速圆周运动，则氢核与氦核半径之比r1∶r2＝________，周期之比T1∶T2＝________. 【思路点拨】　粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，一般情况下，半径公式不要直接使用，特别是做计算题时，应先列出洛伦兹力充当向心力的方程． 【答案】　2∶1　1∶2 【规律总结】　(1)掌握粒子在匀强磁场中做圆周运动的轨道半径和周期公式是解决此题的关键． (2)比例法是解物理问题的有效方法之一．使用的程序一般是：根据研究对象的运动过程确定相应的物理规律，根据题意确定运动过程中的恒量，分析剩余物理量之间的函数关系，建立比例式求解． 变式训练1　(2009年高考安徽理综卷)图3－6－10是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹．云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里．云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用．分析此径迹可知粒子(　　) A．带正电，由下往上运动 B．带正电，由上往下运动 C．带负电，由上往下运动 D．带负电，由下往上运动 图3－6－10 带电粒子在有界磁场中的运动 例2 (2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？ 图3－6－11 【精讲精析】 图3－6－12 【答案】　见精讲精析 【规律总结】　带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的问题，关键是认真审题，挖掘题目中的隐含条件，利用洛伦兹力与v垂直的特点利用几何知识，找到圆心和轨道半径的表达式，然后求解． 变式训练2　如图3－6－13所示，一束电子的电荷量为e，以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中，穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角θ是30°，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间又是多少？ 图3－6－13 一磁场宽度为L，磁感应强度为B，如图3－6－14所示，一电荷质量为m，带电荷量为－q，不计重力，以一速度v(方向如图所示)射入磁场．若要粒子不能从磁场右边界飞出，则电荷的速度应为多大？ 带电粒子在有界磁场中运动的临界问题 例3 图3－6－14 【思路点拨】　电荷不从右边界飞出的临界条件是粒子到达右边界时速度方向恰好与边界平行． 【精讲精析】　若要粒子不从右边界飞出，当以最大速度运动时的轨迹如图3－6－15所示． 图3－6－15 【规律总结】　这类问题往往是空间的约束决定着半径，从而控制其他的物理量，故求解物理量的范围，实际上需要求出圆周运动的半径范围，再求其他量． 变式训练3　长为l的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，如图3－6－16所示，磁感应强度为B，板间距离也为l，板不带电，现有质量为m、电荷量为q的正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v 水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是(　　) 图3－6－16 (2009年高考天津卷)如图3－6－17所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴．一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为θ.不计空气阻力，重力加速度为g，求： 带电粒子在复合场中的运动 例4 (1)电场强度E的大小和方向； (2)小球从A点抛出时初速度v0的大小； (3)A点到x轴的高度h. 图3－6－17 图3－6－18 【答案】　见自主解答 【规律总结】　带电小球在竖直平面内做匀速圆周运动的条件是重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力．正确分解小球的速度，也是解答本题的关键． 山东水浒书业有限公司· 优化方案系列丛书 第3章 磁场 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 山东水浒书业有限公司·