江苏省海安县实验中学高中物理《带电粒子在常见有界磁场中的运动》学案 新人教版选修32.doc

江苏省海安县实验中学高二物理带电粒子在常见有界磁场中的运动学案 人教版选修3-2一 电粒子在匀强磁场中的运动规律1、带电粒子以一定的初速度进入匀强磁场，粒子将做怎样的运动？（讨论）2、带电粒子在磁场中（ vb）只受洛仑兹力， 粒子做匀速圆周运动的规律 二带电粒子在常见有界磁场中的运动1.带电粒子在单直线边界磁场中的运动例1. 图中mn表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为b 。一带电粒子从平板上的狭缝o处以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平板上的p 点。已知b 、v以及p 到o的距离l 不计重力,pomnbvl1.判断此粒子的电性2.求此粒子的电荷q与质量m 之比。例2：如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面内，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。拓展1：保持从o点射入磁场粒子速度大小不变，射入方向改变，但仍在x0y平面内，能否有粒子也从p点射出？拓展2：如上图，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、带电荷量为+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，不计粒间的相互影响，图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中r=，哪个图是正确的是（ ）二带电粒子在平行直线边界磁场中的运动例3、如图所示，一束电子质量为，电量为e，以一定的速度垂直射入磁感强度为b，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的是30，则电子的是 ，穿透磁场的时间是 。问题1：电子射入的速度大小发生变化粒子还能从原位置射出吗？拓展2：在真空中宽的区域内有匀强磁场，质量为，电量为e，速率为的电子从边界左侧垂直射入磁场，入射方向与左侧夹角偏上，为了使电子能从磁场的另一侧边界射出，应满足的条件是：（ ）.vebd/m（1+sin） .vebd/m（1+cos）.v ebd/msin .v ebd/mcosfde bcavm三带电粒子在矩形边界磁场中的运动例4，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，实验装置如图所示。abcd是一个长方形盒子，在ad边和cd边上各开有小孔f和e，e是cd边上的中点，荧光屏m贴着cd放置，能显示从e孔射出的粒子落点位置。盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场，磁感应强度大小为b。粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度可忽略。粒子经过电压为u的电场加速后，从f孔垂直于ad边射入盒内。粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出。若已知fd=cd=l，不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力。请你根据上述条件求出带电粒子的比荷q / m。四带电粒子在圆形边界磁场中的运动例5、如图，一匀强磁场磁感应强度为b，方向向里，其边界是半径为r的圆。ab为圆的一直径。在a点有一粒子源向圆平面内的各个方向发射质量m、电量q的粒子，粒子重力不计。（结果保留2位有效数字）（1）如果r=3cm、b=0.2t,在a点的粒子源向圆平面内的各个方向发射速度均为106m/s，比荷为108c/kg的粒子.试画出在磁场中运动时间最长的粒子的运动轨迹并求此粒子的运动的时间。（2）如果粒子的初速度大小均为3105米/秒,作出磁场中有粒子到 达的阴影区域.(3)如果磁场的边界是弹性边界，粒子沿半径方向射入磁场，粒子的速度大小满足什么条件，可使粒子在磁场中绕行一周回到出发点,并求离子运动的最短时间。ba： 课堂小结：寻找临界点的两种方法：1、轨迹圆的缩放2、轨迹圆的旋转练习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q1的轨迹半径为r1，粒子q2的轨迹半径为r2，且r22r1，q1、q2分别是它们的带电量.则 q1 带_电、q2带_电，比荷之比为 (q1/m1 ) : ( q2/m2 ) _，运动时间之比 。omnsb2.水平线mn的下方存在垂直纸面向里的磁感应强度为b的匀强磁场，在mn线上某点o的正下方与o点相距为l的质子源s，可在纸面内180度范围内发射质量为m、电量为e、速度为v=bel/m的质子，质子的重力不计，试说明在mn线上多大范围内有质子穿出。 llr1v+q图3、长为l的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图4所示，磁感强度为b，板间距离也为l，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是：a使粒子的速度v5bql/4m；c使粒子的速度vbql/m；d使粒子速度bql/4mv5bql/4m。4.一带电质点，质量为m、电量为q，以平行于ox轴的速度v从y轴上的a点射入图中第一象限所示的区