带电粒子在匀强磁场中的运动（1有界磁场）学案--高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.docx

高二物理学案（人教版2019选择性必修二） 班级： 姓名：1.3带电粒子在匀强磁场中的运动（1有界磁场）【学习目标】1. 会用洛伦兹力公式求圆周运动周期和半径2. 能利用几何知识找到圆心，画出圆轨迹3. 能利用弦切角与圆心角的知识找到角度关系，会求相应的t和r重点、难点：找圆心，画圆轨道，找圆心角，求相应的t和r【方法指导】方法精析：一画、二找、三定<一画>：画轨迹根据题意分析带电粒子在磁场中的受力情况，确定它在磁场中的运动轨迹是圆还是一段圆弧。根据粒子入射、出射磁场的方向，粗略画出粒子在磁场中的运动轨迹。<二找>：找圆心在画出粒子在磁场中运动轨迹的基础上，找出圆心的位置，圆心一定在与速度方向垂直的直线上，通常有两个方法：已知入射方向和出射方向时，利用洛伦兹力的方向与运动方向垂直且指向圆心的特点，只要找到圆周运动两个点上的洛伦兹力的方向，其延长线的交点必为圆心，如图(a)所示 几何表述：圆上两条切线对应垂线的交点是圆心。已知入射方向和出射点的位置时，利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心，通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线这两条垂线的交点就是偏转圆弧的圆心，如图(b)所示几何表述：圆上一条切线的垂线与一条弦的中垂线的交点是圆心。 <三定>：定半径、定时间（1）确定圆周运动的半径：半径的计算一般是利用几何知识，常用解三角形的方法。如图(a)所示，已知出射速度与水平方向的夹角，磁场的宽度为d，则r= 。（2）确定带电粒子通过磁场的圆心角，确定带电粒子通过磁场的时间：【典题例析】类型一、单边界磁场（特点： ）入射点与出射点之间的距离均为dR= R= R= 例1、如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感应强度为B。一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为。若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L，求该粒子的电量和质量之比q/m变式训练1、如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸里，磁感应强度为B。一带负电的粒子（质量为m、电荷量为q）以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为。求：该粒子射出磁场的位置该粒子在磁场中运动的时间（所受重力不计）例2、MNBOv如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？yxo300vB变式训练2、如图在第一象限内有垂直于纸面向外的匀强磁场，x轴、y轴分别是磁场的边界，今有质量都为m，电量都为q，且为异种电荷组成的粒子流，不计粒子重力，求该两种电荷在磁场中运动的时间之比？【应用学习】1、一束带电粒子以同一速度，并从同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的轨迹如图所示粒子的轨迹半径为，粒子的轨迹半径为，且，、分别是它们的带电量，则（ ）A带负电、带正电，荷质比之比为B带负电、带正电，荷质比之比为C带正电、带负电，荷质比之比为2、一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图中纸面向里。（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离。BOv（2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，证明：直线OP与离子入射方向之间的夹角跟t的关系是=qBt/2m 例3如图所示，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于图中纸面向里，磁感应强度的大小B0.60 T，磁场内有一块平面感光干板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离为l16 cm处，有一个点状的放射源S，它向各个方向发射粒子，粒子的速度都是v3.0×106 m/s，已知粒子的电荷与质量之比q/m5.0×107 C/kg，现只考虑在图纸平面中运动的粒子，求ab上被粒子打中的区域的长度变式训练3 如图所示S为电子射线源能在图示纸面上和360°范围内向各个方向发射速率相等的质量为m、带电-e的电子，MN是一块足够大的竖直挡板且与S的水平距离OSL，挡板左侧充满垂直纸面向里的匀强磁场；若电子的发射速率为v0，要使电子一定能经过点O，则磁场的磁感应强度B的条件？若磁场的磁感应强度为B，要使S发射出的电子能到达档板，则电子的发射速率多大？若磁场的磁感应强度为B，从S发射出的电子的速度为，则档板上出现电子的范围多大？学科网（北京）股份有限公司