2013届高考物理一轮 专题25 带电粒子在匀强磁场中的运动学案 新课标

用心 爱心 专心1 20132013 届高三新课标物理一轮原创精品学案届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题专题 2525 带电粒子在匀强带电粒子在匀强 磁场中的运动磁场中的运动 教学目标 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 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 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 思想方法 数理结合 建模和化归的思想方法 解题思维流程 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 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 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 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 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 高考要点精析二 高考要点精析 一 无边界磁场 一 无边界磁场 粒子轨迹为完整的圆 二 单边界磁场 二 单边界磁场 轨迹为部分圆弧 考点点拨考点点拨 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 dR 2 sin2 2 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R mv Bq 哪 用心 爱心 专心2 个图是正确的 A B C D 方法提炼 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 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 4 1 四 矩形界磁场 四 矩形界磁场 例 3 如图所示 一足够长的矩形区域abcd内 用心 爱心 专心3 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 第二课时 五 圆形界磁场 五 圆形界磁场 考点点拨考点点拨 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 R r 2 tan Bq m t 注意 由对称性 射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心 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 r v R v O O 用心 爱心 专心4 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 考点落实训练三 考点落实训练 用心 爱心 专心5 用心 爱心 专心6 考点落实训练参考答案考点落实训练参考答案 1 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 r v mBqv 2 Bq mv r 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 Bq mv AO 2 2 当离子到位置P时 圆心角 t m Bq r vt 因为 所以 2 t m qB 2 用心 爱心