高考物理一轮 专题25 带电粒子在匀强磁场中的运动学案 新课标.doc

2013届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题25 带电粒子在匀强磁场中的运动教学目标：1掌握带电粒子在磁场中运动问题的分析方法2提高运用数学知识解决物理问题的能力本讲重点：建立带电粒子在磁场中运动的物理情景本讲难点：物理情（图）景与解析几何知识有机结合，将物理问题化归为数学问题思想方法：数理结合，建模和化归的思想方法解题思维流程：题给文字信息建立物理图景化归为几何问题还原为物理结论（构建物理图景（模型）是关键、化归为几何问题是手段）考点点拨：1带电粒子在单边界磁场中的匀速圆周运动2带电粒子在双边界磁场中的匀速圆周运动3带电粒子在矩形边界磁场中的匀速圆周运动4带电粒子在圆形界磁场中的匀速圆周运动第一课时（二）重难点阐释带电粒子在磁场中的运动大体包含五种常见情景：无边界磁场，单边界磁场，双边界磁场，矩形界磁场，圆形界磁场。带电粒子在磁场中的运动问题，综合性较强，解这类问题往往要用到圆周运动的知识、洛伦兹力、还要牵涉到数学中的平面几何、解析几何知识。因此，解此类试题，除了运用常规的解题思路（画草图、找“圆心”、定“半径”）之外，更应侧重于运用数学知识进行分析。二、高考要点精析（一）无边界磁场：粒子轨迹为完整的圆。（二）单边界磁场：轨迹为部分圆弧。考点点拨关键提示：连接入射点和出射点（或轨迹上任两点）得到弦，做速度方向的垂线（亦即洛伦兹力方向）和弦的中垂线，交点即为圆心。几何关系：（弦长），（如图所示）【例1】如图，在一水平放置的平板mn的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为b，磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔o射入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中rmv/bq。哪个图是正确的？a b c d 方法提炼：涉及大量粒子的运动问题时，可转化为一个粒子以各个速度方向射入磁场，画出几个特殊速度方向时粒子运动的情况，依此类推，即可找出粒子可能的运动区域。拓展粒子运动轨迹的圆心如何运动？以入射点为圆心、以粒子运动半径为半径的圆弧。（四）矩形界磁场【例3】如图所示， 一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为b，方向垂直纸面向里的匀强磁场。现从矩形区域ad边的中点o处垂直磁场射入一速度方向跟ad边夹角为30，大小为v0的带电粒子。已知粒子质量为m，电量为+q，ad边长为l，重力影响忽略不计。（1）试求粒子能从ab边上射出磁场的v0的大小范围？（2）问粒子在磁场中运动的最长时间是多少？在这种情况下，粒子从磁场区域的某条边射出，试求射出点在这条边上的范围。注意：粒子在矩形界磁场中的运动多伴有临界问题与极值问题r vrvo/o第二课时（五）圆形界磁场考点点拨关键提示：画好辅助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线）。偏角可由求出。经历时间由得出（如图）。注意：由对称性，射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。考点精炼针对练习3电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为u的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区域，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区中心为o，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过o点而打到屏幕的中心m点。为了让电子束射到屏幕边缘p点，需要加一匀强磁场，使电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁感应强度b应为多少？第三课时三、考点落实训练考点落实训练参考答案1解析：（1）离子的初速度与匀强磁场的方向垂直，在洛仑兹力作用下，做匀速圆周运动。设圆半径为r，则据牛顿第二定律可得： ，解得 如图所示，离了回到屏s上的位置a与o点的距离为：ao=2r 所以（2）当