2015年高三物理带电粒子在匀强磁场中的运动教案教学设计学案.docVIP

第九章 磁场 磁场对电流的作用力（总43） 【学习目标】 1.熟练掌握用左手定则判断磁场对运动电荷的作用力（洛伦兹力）的方向． 2.会根据磁场对电流的作用推导洛伦兹力大小的计算公式． 3.会求解有关带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的有关问题 一、知识整理． 1、洛伦兹力：运动电荷在磁场中所受的力．可以用 判断洛伦兹力的方向，让磁感线垂直穿过掌心，四指指向等效电流 的方向，此时 大拇指 所指的方向就是洛伦兹力的方向．若带电粒子为正电荷，四指指向就是带电粒子的运动方向；若带电粒子为负电荷，四指应指向 带电粒子运动的相反方向．洛伦兹力的方向既与电荷的运动方向 垂直，又与磁场方向 垂直，即ｆ垂直于 ｖ和Ｂ所在的平面。 2、洛伦兹力公式：ｆ＝ ，θ为 与 的夹角．当V//B时，f= ；当V时，f = 。 3、带电粒子在匀强磁场中的运动：洛伦兹力对带电粒子 不做功 ，洛伦兹力仅在不断改变粒子的 速度方向 ，若带电粒子垂直进入匀强磁场，则其在匀强磁场中做 匀速圆周运动。粒子做圆周运动的半径ｒ＝ 、 周期Ｔ＝ ． 二、例题讨论： 【例1】如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是300，则电子的质量是多大？穿过磁场的时间是多长？ 【例2】正、负电子垂直于磁场方向，并与直线边界成θ＝３０°角射入磁场，且速度之比为２∶１，如图所示.不计重力，则正、负电子在磁场中的运动周期之比为多大？运动时间之比为多大？运动半径之比为多大？ 【例3】如图所示，在半径为Ｒ的圆内有一磁感应强度为Ｂ的垂直纸面向里的匀强磁场.一质量为ｍ，电荷量为ｑ的粒子（不计重力），从Ａ点对着圆心Ｏ垂直射入磁场，从Ｃ点飞出，则下列说法中错误的是（ ） A. 粒子带正电 B. 粒子的轨道半径为Ｒ C. ＡＣ两点相距Ｒ D. 粒子在磁场中运动时间为3qB/(4) 【例4】. （2011·南通）如图所示，在边长为L的等边三角形ACD区域内，存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场.现有一束质量为m、电荷量为+q的带电粒子，以某一速度从AC边中点P、平行于CD边垂直磁场射入，粒子的重力可忽略不计. (1) 若粒子进入磁场时的速度大小为v0，求粒子在磁场中运动的轨道半径. (2) 若粒子能从AC边飞出磁场，求粒子在磁场中运动的时间. (3) 为使粒子能从CD边飞出磁场，粒子进入磁场时的速度大小应满足什么条件? 三、、巩固练习： （ ）1、质子和α粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动，由此可知质子的动能Ｅ1和α粒子的动能Ｅ2之比Ｅ1∶Ｅ2等于 A. ４∶１ B. １∶１ C. １∶1２ D. ２∶１ （ ）2、一个带电粒子,沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图所示,径迹上的每一小段都可近似看成圆弧由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小（带电荷量不变）．从图中情况可以确定 A. 粒子从ａ到ｂ,带正电 B. 粒子从ｂ到ａ,带正电 C. 粒子从ａ到ｂ,带负电 D. 粒子从ｂ到ａ,带负电 （ ） 3、空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图8中的正方形为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是 A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 B．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 C．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同 D．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大 4. 如图所示，在ｘ轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为Ｂ的匀强磁场.一个不计重力的带电粒子从坐标原点Ｏ处以速度ｖ进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与ｘ轴正方向成１２０°.若粒子穿过ｙ轴正半轴后在磁场中到ｘ轴的最大距离为ａ，则：（1）该粒子带何种电荷？ （2）该粒子的比荷（电荷量q和质量m之比）是多少 5．如图20，在0≤x≤a区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.在t＝0时刻，一位于坐标原点的粒子源在xy平面内发射出大量同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与y轴正方向的夹角分布在0～180°范围内．已知沿y轴正方向发射的粒子在t＝t0时刻刚好从磁场边界上P(a，a)点离开磁场． 粒子在磁场中做圆周运动的半径R及