36带电粒子在匀强磁场中的运动.doc

如东县丰利中学高二物理备课组带电粒子在匀强磁场中的运动学习目标：1、理解洛伦兹力对粒子不做功。2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们与哪些因素有关。4、能结合磁场边界正确画出粒子运动轨迹。重点难点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹学法指导：自主阅读、合作探究、归纳总结自主学习一、 带电粒子在匀强磁场中的运动1、若vB，带电粒子所受洛伦兹力F=0，因此带电粒子以速度v做 运动。2、若vB，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做 运动。（1）向心力由 提供，即（2）轨道半径：R=（3）周期：T= = （4）频率：f= = 题型探究【例1】关于带电粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（ ）A、带电粒子飞入匀强磁场后，一定做匀速圆周运动B、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，速度一定不变C、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，洛仑兹力的方向总和运动方向垂直D、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，动能一定保持不变来源:Zxxk.Com【思维拓展】质子和粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动，由此可知，质子的动能E1和粒子的动能E2之比E1：E2等于（ ）A、4：1 B、1：1 C、1：2 D2：1【例2】两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则A.若速率相等，则半径相等 B.若速率相等，则周期相等C.若m、v的乘积相等，则半径相等D.若动能相等，则周期相等【思维拓展】如图所示，一带电粒子垂直射入一自右向左逐渐增强的磁场中，由于周围气体的阻尼作用，其运动径迹仍为一段圆弧线，则从图中可以判断(不计重力) ( ) A粒子从A点射入 B粒子从B点射入C粒子带负电 D粒子带正电二、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析方法1、带电粒子在半无界磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的关键是圆心、半径和时间的确定，以及角度的关系。注意：题型探究【例3】一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于纸面向里.（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离.（2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，证明:直线OP与离子入射方向之间的夹角跟t的关系是。MN【思维拓展】如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？xovay【例4】 一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。r vRvO/O2穿过圆形磁场区画好辅助线（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。注意：题型探究【例5】在以坐标原点O为圆心、半径为 r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点 A处以速度v沿x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出。 （1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷q/m ； （2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60角，求磁感应强度多大？此时粒子在磁场中运动所用时间 t是多少？【思维拓展】如图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B0.10 T，磁场区域半径r m，左侧区域圆心为O1，磁场向里，右侧区域圆心为O2，磁场向外两区域切点为C.今有质量m3.21026 kg、带电荷量q1.61019 C的某种离子，从左侧区域边缘的A点以速度v106 m/s正对O1的方向垂直磁场射入，它将穿越C点后再从右侧区域穿出求：(1)该离子通过两磁场区域所用的时间；(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离)【例6】在真空中，半径为r=310-2m的圆形区域内，有一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B=0.2T，方向如图所示，一带正电粒子，以初速度v0=106m/s的速度从磁场边界上直径ab一端a点处射入磁场，已知该粒子荷质比为q/m=108C/kg，不计粒子重力，试求：（1）粒子在磁场中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的偏转角，其入射时粒子的方向应如何（以v0与Oa的夹角表示）？最大偏转角多大？3穿过矩形磁场区一定要先画好辅助线（半径、速度及延长线）。偏转角由sin=L/R求出。侧移由R2=L2-（R-y）2解出。经历时间由得出。注意：这里射出速度的反向延长线与初速度延长线的交点不再是宽度线段的中点，这点与带电粒子在匀强电场中的偏转结论不同！题型探究【例7】如图所示，一束电子（电量为e）以速度v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夹角是30，则电子的质量是 ，穿透磁场的时间是 。【思维拓展】电子自静止开始经M、N板间（两板间的电压为u）的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示.求匀强磁场的磁感应强度.（已知电子的质量为m，电量为e）【例8】长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，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/4mv0)速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v52mqv由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为()A3、5、4 B4、2、5 C5、3、2 D2、4、56如图所示，一个质量为