人教版高中物理选修3—1第三章磁场第6节：带电粒子在匀强磁场中的运动习题课课件.pptx

《人教版高中物理选修3—1第三章磁场第6节：带电粒子在匀强磁场中的运动习题课课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修3—1第三章磁场第6节：带电粒子在匀强磁场中的运动习题课课件.pptx（16页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、人教版高中物理选修一人教版高中物理选修一（1）圆周运动的半径）圆周运动的半径带电粒子带电粒子在匀强磁场中做圆周运动在匀强磁场中做圆周运动 带电粒子仅受磁场力作用下带电粒子仅受磁场力作用下(电子、质子、电子、质子、a a粒子粒子等微观粒子的重力通常忽略不计等微观粒子的重力通常忽略不计)，初速度的方向与，初速度的方向与磁场方向垂直时，带电粒子在垂直于磁感线平面内以磁场方向垂直时，带电粒子在垂直于磁感线平面内以入射速度入射速度v v，做速度平面上的匀速圆周运动，做速度平面上的匀速圆周运动（2）圆周运动的）圆周运动的周期、频率、角速度周期、频率、角速度（3）运动时间：）运动时间：高考数学考前基础知识点

2、归纳总结集合与函数概念一、集合的基本概念与运算(一)元素与集合1.集合的定义一般地,我们把研究对象统称为元素。把一些元素组成的总体叫做集合(简称为集)。通常用大写字母A,B,C,D,表示集合,用小写拉丁字母a,b,c,表示元素。2.集合元素的特征(1)确定性:给定的集合,它的元素必须是确定的,也就是说,给定一个集合,那么任何一个元素在不在这个集合就确定了。例如,“国的直辖市”构成一个集合,北京、上海、天津、重庆在这个集合,杭州、南京、广州不在这个集合。“身材较高的人”不能构成集合;因为组成它的元素是不确定的。(2)互异性:一个给定集合的元素是互不相同的(或说是互异的),也就是说,集合的元素是不

3、重复出现的。相同元素、重复元素,不论多少,只能算作该集合的一个元素。(3)无序性:在一个集合,不考虑元素之间的顺序只要元素完全相同,就认为是同一个集合。3、集合相等只要构成两个集合的元素是一样的,我们就称这两个集合是相等的。4、元素与集合的关系如果a是集合A的元素,就是说a属于集合A,记作a A;如果a不是集合A的元素,就说a不属于集合A,记一、圆心的确定一、圆心的确定基本的思路：圆心一定在与速度方向垂直的直线上，并基本的思路：圆心一定在与速度方向垂直的直线上，并且也在圆中一根弦的中垂线上且也在圆中一根弦的中垂线上有两种方法：有两种方法：1 1已知入射方向和出射方向时，可通过已知入射方向和出射

4、方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨迹的圆心，如图所示，是圆弧轨迹的圆心，如图所示，P P为入为入射点，射点，M M为出射点为出射点.带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析方法2 2已知入射点和出射点的位置时，可以通过已知入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出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射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心，如上图所示，圆弧轨迹的圆心，如上图所示，P P为入射点，为

5、入射点，M M为出射点为出射点 二、半径的确定和计算二、半径的确定和计算利用平面几何关系，求出该圆的可能半径利用平面几何关系，求出该圆的可能半径(或圆心角或圆心角)粒子在磁场中运动一周的时间为粒子在磁场中运动一周的时间为T T，当粒子运动的圆弧所对，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为应的圆心角为时，其运动时间为时，其运动时间为t t T T(或或t t T T)三、运动时间的确定三、运动时间的确定【例例1 1】磁流体发电是一项新兴技术，它可以把气体的内能磁流体发电是一项新兴技术，它可以把气体的内能转化为电能如图所示为磁流体发电的装置：转化为电能如图所示为磁流体发电的装置：A A、B B组成一组成

6、一对平行电极，两极间距为对平行电极，两极间距为d d，平行金属板的面积为，平行金属板的面积为S S，板间，板间有磁感应强度为有磁感应强度为B B的匀强磁场，的匀强磁场，磁流体发电机磁流体发电机现持续将一束等离子体现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体，即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而从整体来气体含有大量带正电和负电的微粒，而从整体来气体呈中性呈中性)垂直喷射入磁场，每个粒子的速度为垂直喷射入磁场，每个粒子的速度为v v，电量大小为电量大小为q q，等离子气体的电阻率为，等离子气体的电阻率为，外电，外电路电阻为路电阻为R R.稳定时，磁流体发电机的电动势稳定时，磁流体发电机的

7、电动势E E_，通过电阻，通过电阻R R的电流大小的电流大小I I_._.BdvBdv电磁流量计是一根管道内部没有任何阻碍流体流动的仪器，所以可以用来测量粘度强腐蚀性流体的流量，它还具有测量范围宽、反应快、易与其他自动控制配套等优点当导电液流动时，流体中定向移动离子受洛伦兹力作用，在上下金属板上就聚集电荷，产生电场当导电液体匀速运动时，有洛伦兹力等于电场力，以形成稳定的流速电磁流量计当流速稳定时：当流速稳定时：Bqv=qE,Bqv=qE,而而E=U/d E=U/d （d d为为a a、b b两点之间两点之间的距离。）所以有：的距离。）所以有：v=U/Bdv=U/Bd霍尔效应外部磁场的洛伦兹力使

8、运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场对电子施加与洛伦兹力相反的静电力当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧面之间会形成稳定的电势差当导体的上下两板形成稳定的电势差时：当导体的上下两板形成稳定的电势差时：Bqv=qE,Bqv=qE,而而E=U/h E=U/h （h h为为A A、A A1 1两板之间的距离。）两板之间的距离。）所以有：所以有：U=BhvU=Bhv【例例1 1】、如图所示，半径为、如图所示，半径为r r的圆形空间内，存在着垂直于纸的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力不计

9、重力)从从A A点以速度点以速度v v0 0垂直垂直于磁场方向射入磁场中，并从于磁场方向射入磁场中，并从B B点射出，若点射出，若AOBAOB120120，则该，则该带电粒子在磁场中运动的时间为带电粒子在磁场中运动的时间为()D【例例2 2】图图中中a a、b b、c c、d d为四根与纸面垂直的长直导为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示一带正电的粒子从正方小相同的电流，方向如图所示一带正电的粒子从正方形中心形中心O O点沿垂直于纸面的方向点沿垂直于纸面的方向向外向外运动运动，它它所受

10、洛伦兹力的方向是所受洛伦兹力的方向是()A A向上向上 B B向下向下 C C向左向左 D D向右向右B 【例例3 3】在如图所示宽度范围内，用场强为在如图所示宽度范围内，用场强为E E的匀强电的匀强电场可使初速度是场可使初速度是v v0 0的某种正粒子偏转的某种正粒子偏转角在同样宽角在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场(图图中未画出中未画出)，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为(不计粒子的重力不计粒子的重力)，问：，问：(1)(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)(2

11、)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？解析解析(1)设宽度为L.当只有电场存在时，带电粒子做类平抛运动当只有磁场存在时，带电粒子做匀速圆周运动，半径为R，由几何关系可知【例例4 4】、如图、如图4 4所示，质量为所示，质量为m m，电荷量为，电荷量为q q的带电粒子，的带电粒子，以不同的初速度两次从以不同的初速度两次从O O点垂直于磁感线和磁场边界向上射入点垂直于磁感线和磁场边界向上射入匀强磁场，在洛伦兹力作用下分别从匀强磁场，在洛伦兹力作用下分别从M M、N N两点射出磁场，测得两点射出磁场，测得OMOMONON3434，则下列说法中正确的是，则下列说法中

12、正确的是()A A两次带电粒子在磁场中经历的时间之比为两次带电粒子在磁场中经历的时间之比为3434B B两次带电粒子在磁场中运动的路程长度之比为两次带电粒子在磁场中运动的路程长度之比为3434C C两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为3434D D两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为4343BC【例例5 5】如如图所示，图所示，M M、N N为两块带等量异种电荷的平行金属板，为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值静止的带两板间电压可取从零到某一最大值之

13、间的各种数值静止的带电粒子带电荷量为电粒子带电荷量为q q，质量为，质量为m m(不计重力不计重力)，从点，从点P P经电场加经电场加速后，从小孔速后，从小孔Q Q进入进入N N板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为为B B，方向垂直于纸面向外，方向垂直于纸面向外，CDCD为磁场边界上的一绝缘板，它为磁场边界上的一绝缘板，它与与N N板的夹角为板的夹角为4545，孔，孔Q Q到板的下端到板的下端C C的距离为的距离为L L，当，当M M、N N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CDCD板上，求板上，求：(1)(1)两板间

14、电压的最大值两板间电压的最大值U Um m；(2)(2)CDCD板上可能被粒子打中的区域的长度板上可能被粒子打中的区域的长度s s；(3)(3)粒子在磁场中运动的最长时间粒子在磁场中运动的最长时间t tm m.(1)(1)M M、N N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CDCD板上，所以板上，所以圆心在圆心在C C点，如图所示，点，如图所示，CHCHQCQCL L故半径故半径r r1 1L L(2)(2)设粒子在磁场中运动的轨迹与设粒子在磁场中运动的轨迹与CDCD板相切于板相切于K K点，此点，此轨迹的半径为轨迹的半径为r r2 2，设，设圆心为圆心为A A，在，在AKCAKC中：中：