江蘇省東臺市高中物理 第三章 磁場 3.6.2 帶電粒子在勻強磁場中的運動（二）導學案新人教版選修3-1.doc

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3.6 帶電粒子在勻強磁場中的運動 （二）班級 姓名 ， 1課時 使用時間 一.學習目標1學會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑公式、周期公式，并會用它們解答有關問題。2掌握帶電粒子在磁場中的運動問題的解題方法，會分析多解問題、臨界問題、極值問題。重點： 帶電粒子在磁場中的運動問題難點： 帶電粒子在磁場中的運動問題二、自學檢測1當帶電粒子的速度方向與磁場方向平行時，帶電粒子所受洛倫茲力F0 ，粒子做 運動2當帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直時，帶電粒子所受洛倫茲力FqvB ，粒子在勻強磁場中做 運動,半徑為r ，周期為T .3分析帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動問題的關鍵是確定 和 ，確定圓心常用的有兩種方法：已知入射方向和出射方向，分別做兩方向的 ，交點即為圓心.已知入射方向和出射點，分別做入射方向的 和入射點、出射點連線的 線，交點即為圓心確定半徑常用的方法是利用幾何知識，如 定理、 函數(shù)等三合作探究一、帶電粒子在有界磁場中的運動1帶電粒子從直線邊界進入磁場，然后從原邊界離開磁場，運動情況有以下幾種(如圖1)：2帶電粒子正對磁場的圓心進入圓形磁場區(qū)域(如圖2)例1在以坐標原點O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi),存在磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場,如圖3所示一個不計重力的帶電粒子從磁場邊界與x軸的交點A處以速度v沿x方向射入磁場，它恰好從磁場邊界與y軸的交點C處沿y方向飛出(1)請判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷；(2)若磁場的方向和所在空間范圍不變,而磁感應強度的大小變?yōu)锽,該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場,但飛出磁場時的速度方向相對于入射方向改變了60角,求磁感應強度B多大?此次粒子在磁場中運動所用時間t是多少?二、帶電粒子在有界磁場中運動的臨界問題帶電粒子恰好從磁場飛出(或恰好飛不出)這類問題，要尋找相關物理量的臨界條件，總是先從軌跡入手，臨界軌跡有兩種情況：第一是與磁場邊界端點相交，第二是與磁場邊界相切例2如圖4所示，真空區(qū)域有寬度為L、磁感應強度為B的勻強磁場，磁場方向如圖所示，MN、PQ是磁場的邊界質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子沿著與MN夾角為30的方向垂直射入磁場中，粒子剛好沒能從PQ邊界射出磁場(不計粒子重力的影響)求粒子射入磁場的速度及在磁場中運動的時間三、帶電粒子在復合場中的運動1復合場是指電場、磁場、重力場中三者或其中任意兩者共存的場在復合場中運動的電荷有時可不計重力，如電子、質(zhì)子、粒子等微觀粒子，也有重力不能忽略的宏觀帶電體，如小球、液滴、微粒等2雖然電荷在復合場中的運動情況一般較為復雜,但是它作為一個力學問題,同樣遵循聯(lián)系力和運動的各條基本規(guī)律.做好以下三點:第一,正確分析受力情況;第二,充分理解和掌握不同場對電荷作用的特點和差異;第三,認真分析運動的詳細過程,充分發(fā)掘題目中的隱含條件,建立清晰的物理情景最終把物理模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學表達式.3電荷在復合場中的運動一般有兩種情況直線運動和圓周運動(1)電荷在電場力、重力和洛倫茲力共同作用下做直線運動時，一定是做勻速直線運動(2)電荷在上述復合場中如果做勻速圓周運動，只能是除洛倫茲力以外的所有恒力的合力為零才能實現(xiàn)例3.如圖5所示，勻強電場方向水平向右，勻強磁場方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒以與磁場方向垂直，與電場成45角的速度v射入復合場中，恰能做勻速直線運動，求電場強度E和磁感應強度B的大小【當堂訓練】1.如圖6所示，三個速度大小不同的同種帶電粒子沿同一方向從圖示長方形區(qū)域的勻強磁場上邊緣射入，當它們從下邊緣飛出時對入射方向的偏角分別為90、60、30，則它們在磁場中的運動時間之比為 ()A111B123C321D.12如圖7所示，勻強磁場的方向垂直紙面向里，勻強電場的方向豎直向下，有一正離子恰能以速率v沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域下列說法正確的是 ()A若一電子以速率v從右向左飛入，則該電子也沿直線運動B若一電子以速率v從右向左飛入，則該電子將向上偏轉(zhuǎn)C若一電子以速率v從右向左飛入，則該電子將向下偏轉(zhuǎn)D若一電子以速率v從左向右飛入，則該電子也沿直線運動四、檢測清盤1、.如圖8所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向外的勻強磁場，一個帶電粒子(不計重力)，從A點沿半徑方向以速度v0垂直于磁場方向射入磁場中，并由B點射出，且AOB120，則該粒子在磁場中運動的時間為()A.B.C.D.2如圖9所示,寬度為d的有界勻強磁場,磁感應強度為B,MM和NN是它的兩條邊界.現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子沿圖示方向垂直磁場射入.要使粒子不能從邊界NN射出,求:粒子入射速度v可能的最大值3、如圖所示，一個帶負電的粒子以速度v由坐標原點射入磁感應強度為B的勻強磁場中，速度方向與x軸、y軸均成45。已知該粒子電量為-q，質(zhì)量為m，則該粒子通過x軸和y軸的坐標分別是多少？ 4、帶電液滴從H高處自由下落，進入一個既有電場又有磁場的區(qū)域，已知磁場方向垂直紙面，電場與磁場垂直，電場強度為E，磁感應強度為B，若液滴在此區(qū)域內(nèi)正好做勻速圓周運動，則圓周的半徑為多大？五學有所得