湖北省宜昌市高中物理第三章磁场第六节带电粒子在匀强磁场中的运动（2）学案（无答案）新人教版.docx

第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动（2）【学习目标】1能准确描绘出带电粒子在磁场中做圆周运动的轨迹，并能求解出半径R、运动时间t等。2能求解简单的带电粒子在有界磁场和叠加场运动的相关问题。【新知预习】1带电粒子在磁场中的运动运动轨迹若粒子沿磁感线的方向射入匀强磁场（即vB），粒子做匀速直线运动若粒子沿垂直磁场方向射入匀强磁场（即vB），粒子做匀速圆周运动洛伦兹力的方向跟粒子的运动方向 ，对粒子不做功，不改变粒子的 ，只改变粒子运动的 。粒子在磁场中做匀速圆周运动向心力由 充当。半径由 得R= 。周期由 得T= 。2带电粒子在有界磁场匀速圆周运动的分析方法画出粒子的运动轨迹，确定圆弧的圆心，画出平面几何图形是解决这类问题的关键圆心的确定洛伦兹力总是指向圆心粒子运动轨迹的弦的中垂线指向圆心运动时间t= ，其中为粒子运动的圆弧所对应的圆心角。【导析探究】导析一：带电粒子在有界磁场中的运动例1.如图所示，一束电子的电荷量为e，以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中，穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角是30，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间又是多少？例2.如图所示，在y0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上yh处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x2h处的 P2点进入磁场，并经过y轴上y处的P3点。不计重力。求：（l）电场强度的大小。（2）粒子到达P2时速度的大小和方向。（3）磁感应强度的大小。例3.如图所示，A、B为水平放置的足够长的平行板，板间距离为d1.010-2m，A板上有一电子源P，Q点为P点正上方B板上的一点，在纸面内从P点向Q点发射速度在03.2107m/s范围内的电子。若垂直纸面内加一匀强磁场，磁感应强度B=9.1103T，已知电子的质量m=9.11031kg，电子的电量e=1.61019C，不计电子的重力和电子间的相互作用力，且电子打到板上均被吸收，并转移到大地，求电子击在A、B两板上的范围。例4.在真空中，半径r3102m的圆形区域内有匀强磁场，方向如图所示，磁感强度B0.2 T，一个带正电的粒子，以初速度v0106m/s从磁场边界上直径ab的一端a射入磁场，已知该粒子的比荷108 C/kg，不计粒子重力求：(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是多少？(2)若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角，求入射时v0方向与ab的夹角及粒子的最大偏转角。导析二：带电粒子在叠加场中的运动例5.如图所示，虚线上方有场强为E的匀强电场，方向竖直向下，虚线上下有磁感应强度相同的匀强磁场，方向垂直纸面向外，ab是一根长为l的绝缘细杆，沿电场线放置在虚线上方的场中，b端在虚线上，将一套在杆上的带正电的小球从a端由静止释放后，小球先作加速运动，后作匀速运动到达b端，已知小球与绝缘杆间的动摩擦系数=0.3，小球重力忽略不计，当小球脱离杆进入虚线下方后，运动轨迹是半圆，圆的半径是l/3，求带电小球从a到b运动过程中克服摩擦力所做的功与电场力所做功的比值。【当堂检测】1如图是某粒子速度选择器的示意图，在一半径为R10 cm的圆柱形桶内有B104 T的匀强磁场，方向平行于轴线，在圆柱桶某一直径的两端开有小孔，作为入射孔和出射孔，粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束射出现有一粒子源发射比荷为21011 C/kg的阳离子，粒子束中速度分布连续当角45时，出射粒子速度v的大小是( )A106 m/s B2106 m/s C2108 m/s D4106 m/s2如图所示，边长为a的正方形处在匀强磁场中，磁场垂直纸面向里，两个电子以不同的初速度v0从B点垂直AB边射入磁场后，分别从正方形的两个顶点A和C射出，则两个电子的速度之比为vA：vC=_；所经历的时间之比tA：tC=_。3如图所示，在xoy 坐标平面的第一象限内有一沿y 轴正方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向内的匀强磁场。现有一质量为m 带电量为q的负粒子(重力不计)从电场中坐标为(3L，L)的P点与x轴负方向相同的速度射入，从O点与y轴正方向成45夹角射出，求：粒子在O点的速度大小；匀强电场的场强E；粒子从P运动到O点所用的时间。4如图所示，在0xa、0y 范围内有垂直于xy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，坐标原点O处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在xy平面内，与y轴正方向的夹角分布在090范围内已知粒子在磁场中做圆