2022年教案带电粒子在独立电磁场中的运动 .pdf

名师精编精品教案带电粒子在独立电磁场中的运动教学目标：1.复习带电粒子在独立电磁场中的四种基本运动的规律。2.构建“带电粒子在独立电磁场中的运动”一类问题的结构框架。3.启发学生对化解复杂问题是思考。教学重、难点：构建“带电粒子在独立电磁场中的运动”一类问题的结构框架。教学过程：一问题分类复合场：相互叠加独立场：彼此分离电磁场二四个基本模型1.0vE，做匀变速直线运动；思路：牛顿运动定律、运动学公式、动能定理2.0vE，做类平抛运动（匀变速曲线运动）； 思路：运动的分解、功能关系3.0vB（不受力），做匀速直线运动；思路：匀速运动公式4.0vB ，做匀速圆周运动；思路：圆周运动公式、牛顿定律、几何知识二四个基本模型1. 0v E（1）正负电荷沿着电场线方向进入（2）正负电荷逆着电场线方向进入解题思路1：桥梁 F=ma 求 a，axvvattvxatvvtt221202200思路 2：动能定理2022121mvmvqExt（末 -初）2. 0vB粒子不受力，做匀速直线运动。3. 0vE（电偏转）类平抛运动，运动分解垂直：匀加速直线运动水平：匀速直线运动如图，求：运动时间、偏转位移、出射速度大小和方向。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页名师精编精品教案两个基本量：2.vlt1.mqEa0时间：加速度：偏转位移) 3(.2at21y2022mvqEl过渡：竖直分速度)4.(.v0ymvqElat合速度大小：)5(.220yvvv或 动能定理)5.(.2121202mvmvqEy方向)6.(tan200mvqElvvy电偏转 6 个核心方程。4.0vB（磁偏转）洛伦兹力垂直速度，粒子做匀速圆周运动。三个基本量：qBmqBmTTBqmvrTBqmvr222360t22o时间周期半径（可直接写）如图，粒子从磁场左边界A点进入，从右边界B点射出，求：偏转位移y、运动时间、射出时速度方向。（与电偏转对比）半径：)1.(.qBmvr（基本量）几何：作图辅助线半径圆心确定.2r.1O，数形结合几何关系)2.(.22lrry（背）)3.(.sinrl（偏向角放在三角形中计算，即弧所对圆心角）)5.(.2)4(.2TtqBmT时间周期（基本量）磁偏转 5 个方程， 3 步物理， 2 步几何。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页名师精编精品教案三多种组合1. 0vE vB情境如图，已知q，m，U，B，R，L，求 y=？分析：vE 电加速，匀加速直线运动vB 磁偏转，匀速圆周运动解： E中，动能定理：)1.(.0212mvqUB 中：半径)2.(.qBmvr（基本量）几何关系：作图辅助线半径圆心确定.2r.1O)3.(.2tanrR)4.(.tan)(LRy2. 0vE，vB如图，已知：m，-q，0v，OA=d ，OC=2d ；第一次穿过x 轴在 C 点，第二次穿过x 轴在 O 点，第三次在D 点， C，D 点在图中未画出。求： E=？B=？tAD=？解析：电场中，0vE，类平抛运动磁场中，vB，匀速圆周运动过程 1：E中：)3(.)2.(.21d)1.(.d220mqEaattvAC竖直：水平：由（ 1） （2） （3）式可得qdmvE220精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页名师精编精品教案)4.(.tan0vatAC由（ 1） （2） （3） （4）可得)6.(.2)5.(.450vvc过程 2： B 中)7.(.rvmqvB2c心：洛几何：)8.(.2rsin2d弦长公式：由(6)(7)(8) 式得qdmv0B时间：)9.(.43222TTtCO周期：)10.(.2qBmT过程 3：E 中，粒子做类平抛逆运动，根据运动对称性)11.(.2ACODtt总时间)12.(.ODCOACtttt总3. 0vE ，vE ，vB 4.0v E ，vB ，vE其他更多不同组合。小结：带电粒子在独立电磁场中的运动（拼盘），此类问题可看作4 个基本模型的组合，应熟练掌握基本模型的规律、结论、分析方法。Plan B 1. 0vE vB 学生练习电磁场分布如图所示，已知：E，B，0v，-q，m 求：粒子第三次通过x 轴时：背下来弦长公式rsin2LDU1U2v0vB精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页名师精编精品教案所通过的路程S=？总时间t=？)1 (.电磁总SSS在 B中，) 3(.)2.(.r2qBmvrS磁在 E中，)6.(.2-0)5.(.2)4(.2alvLSmqEa单程电总时间)7.(.电磁ttt在 B中：周期)8.(.2qBmT)9.(.Tt磁在 B中，)2(.) 1.(.r2qBmvrS磁在 E中，) 5.(.2)4.(.2-0)3(.2LSalvmqEa电)6(.电磁总SSS B 中：)7.(.Tt磁 E中，单程)9.(.avt电周期)8.(.2qBmT总时间)10.(.2电磁ttt2. 0vE，vB精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页名师精编精品教案图 7图 5v 平行 E，v 垂直 B，v 垂直 E 如图 5 所示， 在 xOy 直角坐标系中， 第象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第象限内分布着方向沿y 轴负方向的匀强电场，初速度为零、带电荷量为q、质量为 m 的粒子经过电压为U 的电场加速后，从x 轴上的 A 点垂直 x 轴进入磁场区域，经磁场偏转后过y轴上的 P 点且垂直y 轴进入电场区域，在电场中偏转并击中x 轴上的 C 点已知OA OCd.求电场强度E 和磁感应强度B 的大小(粒子的重力不计)V 垂直 E，v 垂直 B，v 垂直 E，v 垂直 B 如图 7 所示，在直角坐标系的第象限和第象限存在着电场强度均为E 的匀强电场， 其中第象限电场沿x 轴正方向， 第象限电场沿y 轴负方向 在第象限和第象限存在着磁感应强度均为B 的匀强磁场， 磁场方向均垂直纸面向里有一个电子从 y 轴的 P 点以垂直于y轴的初速度v0进入第象限，第一次到达x 轴上时速度方向与x 轴负方向夹角为45 ，第一次进入第象限时，与y 轴负方向夹角也是45 ，经过一段时间电子又回到了P 点， 进行周期性运动 已知电子的电荷量为e， 质量为 m， 不考虑重力和空气阻力求：(1)P 点距原点O 的距离；(2)粒子第一次到达x 轴上 C 点与第一次进入第象限时的D 点之间的距离；(3)电子从 P 点出发到第一次回到P 点所用的时间例 2(1)mv202eE(2)2mv20eE(或22mv0eB) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页名师精编精品教案图 11(3)2mv0eE3 m2eBv 垂直 B，v 平行 E， v 垂直 B ， v垂直 E 11如图 11 所示，在xOy 平面内，第象限内的直线OM 是电场与磁场的分界线，OM 与 x 轴的负方向成45 角，在 x0 且OM 的左侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场B，磁感应强度大小为0.1 T；在 y 0且 OM 的右侧空间存在着沿y轴正方向的匀强电场E，场强大小为0.32 N/C. 一不计重力的带负电微粒，从坐标原点O 沿x 轴负方向以v02 103 m/s的初速度进入磁场，最终离开电、 磁场区域 已知微粒的电荷量q51018 C，质量 m11024 kg.求：(1)带电微粒在磁场中做圆周运动的半径；(2)带电微粒第一次进入电场前运动的时间；(3)带电微粒第二次进入电场后在电场中运动的水平位移(1)4103m(2)3.14106s (3)0.2 m 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页