高二物理（人教版）教学课件 选择性必修二 第一章 综合 融通（三）　带电粒子在有界匀强磁场中的运动

带电粒子在有界匀强磁场中的运动

(融会课—主题串知综合应用)综合•融通(三)通过本节课的学习会分析带电粒子在有界匀强磁场中的运动;掌握带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题的思路和方法;会分析带电粒子在有界匀强磁场中运动的多解问题,知道产生多解的原因。1主题(一)带电粒子在有界匀强

磁场中的运动2主题(二)带电粒子在有界匀强磁场

中运动的临界问题3主题(三)带电粒子在有界匀强磁场中运动的多解问题4课时跟踪检测CONTENTS目录主题(一)带电粒子在有界

匀强磁场中的运动1.直线边界从某一直线边界射入的粒子,再从这一边界射出时,速度与边界的夹角相等,如图所示。知能融会通2.平行边界3.圆形边界(1)在圆形磁场区域内,沿半径方向射入的粒子,必沿半径方向射出,如图甲所示。(2)在圆形磁场区域内,不沿半径方向射入的粒子,入射速度方向与半径的夹角为θ,出射速度方向与半径的夹角也为θ,如图乙所示。4.三角形边界等边三角形ABC区域内某带正电的粒子垂直AB方向进入磁场,粒子能从AC间射出的两个临界轨迹如图甲、乙所示。

√

题点全练清√

2.(多选)如图所示,直角三角形ABC中存在一匀强磁场,比荷相同的两个带电粒子沿AB方向射入磁场,分别从AC边上的P、Q两点射出,不计粒子重力,则

(

)A.从P射出的粒子速度大B.从Q射出的粒子速度大C.从P射出的粒子在磁场中运动的时间长D.两粒子在磁场中运动的时间一样长√√

主题(二)带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题解决带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题,通常以题目中的“恰好”“最大”“至少”等为突破口,寻找临界点,确定临界状态,根据匀强磁场边界和题设条件画好轨迹,建立几何关系求解。(1)刚好穿出或刚好不能穿出匀强磁场的条件是带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹与边界相切。知能融会通(2)当以一定的速率垂直射入匀强磁场时,运动的弧长越长、圆心角越大,则带电粒子在有界匀强磁场中的运动时间越长。(3)比荷相同的带电粒子以不同的速率v进入磁场时,圆心角越大的,运动时间越长。[典例]

(2024·海南海口期末)如图所示,在矩形GHIJ区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场,P点是GH边的中点,四个完全相同的带电粒子仅在洛伦兹力的作用下,以大小不同的速率从P点射入匀强磁场,它们的轨迹在同一平面(纸面)内,下列说法正确的是

(

)A.④粒子的速率最大B.③粒子的向心加速度最大C.②粒子在矩形GHIJ磁场区域运动的时间最长D.①、②、③、④这四个粒子在矩形GHIJ磁场区域的运动周期不相同√

题点全练清√

√

主题(三)带电粒子在有界匀强磁场中运动的多解问题1.带电粒子电性不确定形成多解。如图甲中做匀速圆周运动的粒子可能带正电,也可能带负电,由于带电性质不确定带来多解。知能融会通2.磁场方向不确定带来多解。如描述的磁场垂直于纸面,需分垂直纸面向外、垂直纸面向里两种情况进行讨论。3.临界状态不唯一形成多解。如图乙中带负电粒子不打在下极板上,粒子的速度有两种情况:v≤v1或v≥v2。4.运动的周期性带来多解。如带负电粒子在图丙所示电磁组合场中会做周期性运动,从而带来多解。[典例]

在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,直线OM和ON之间的夹角为30°,一质量为m、带电量为q的粒子,沿纸面以大小为v0的速度从OM上的O'点向左上方垂直磁场方向射入NOM之间,速度与OM成30°角,如图所示。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,不计重力,则OO'的距离为多少?

1.(多选)如图所示,在x轴上方且x>0的区域有电场强度大小为E、垂直x轴向上的匀强电场,在x轴下方且的区域有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,M点在x轴上,OM的长度为L。现把电子(质量为m、电荷量为e)在某位置(x>0)无初速释放,要求能通过M点,则电子释放时的坐标x、y应满足的关系为

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)题点全练清

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234√156789101112解析:粒子受洛伦兹力做匀速圆周运动,由题知粒子垂直于y轴射出磁场,即水平向左离开,由左手定则可知,粒子带负电,故A错误;粒子的运动轨迹如图1所示,234156789101112

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