1.3带电粒子在匀强磁场中的运动新课导学案
文档属性
| 名称 | 1.3带电粒子在匀强磁场中的运动新课导学案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 200.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-27 22:14:14 | ||
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文档简介
《带电粒子在匀强磁场中的运动》 导学案
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
洛伦兹力的特点：带电粒子在磁场中运动时，它所受的洛伦兹力总是与速度方向 洛伦兹力只改变带电粒子速度的 ，不改变速度的 ， 所以洛伦兹力永远不做功
运动特点：
（1）当带电粒子以平行于磁场的速度方向进入匀强磁场时，洛伦兹力为 ，则粒子做 。
（2）当带电粒子以垂直于磁场的速度方向进入匀强磁场时，粒子做 。
（3）带电粒子以垂直于磁场的速度方向进入匀强磁场，则：
4.带电粒子的运动方向与磁场方向成θ角：粒子在垂直于磁场方向作 运动，在平行磁场方向作 运动。粒子的合运动为等距螺旋线运动。
例1．质子（P）和α粒子（H）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场中，它们在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，它们的轨道半径和运动周期关系是 ( )
A．R:R=1:2， T :T=1:2 B. R:R=2:1， T :T=1:2
C. R:R=1:2， T :T=2:1 D. R:R=1:4， T :T=1:4
二、带电粒子在不同边界磁场中的运动
分析方法：画轨迹、找圆心、求半径，定时间
1．直线边界（进出磁场具有对称性）
例2．如图所示，在xoy平面内，y≥0的区域内有垂直于xoy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、带电量为+q 的粒子从原点O沿与x轴正方向成600角方向以v0射入，粒子的重力不计，求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场的位置
练习1．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？
练习2．一个质量为m、电荷量为q且不计重力的带电粒子，从x轴上的P（a，0）点以速度v沿与x轴正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场（方向如图）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的大小和粒子穿过第一象限的时间.
2．平行边界磁场
例3．如图所示，质量为m带电量为q的粒子以速度v0垂直地射入宽度为d的匀强磁场，磁场的磁感强度为B，为使粒子能穿过磁场，则v0应该满足条件（ ）
A、v0＞2Bqd/m
B、v0＞Bqd/2m
C、v0＞Bqd/m
D、v0＞
练习3．如图所示，一质量为m、电荷量为q的带电粒子（不计重力），从a点以与边界夹角为53°的方向垂直射入磁感应强度为B的条形匀强磁场，从磁场的另一边界b点射出，射出磁场时的速度方向与边界的夹角为37°。已知条形磁场的宽度为d，sin 37°＝0.6，cos37°＝0.8。分析
（1）粒子带何种电荷？
（2）粒子在磁场中做圆周运动的半径
（3）粒子在磁场中做圆周运动的速度大小
（4）粒子穿过磁场所用的时间t
练习4．匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为d，边界为CD和EF。一电子从CD边界外侧以速率v0垂直射入匀强磁场，入射方向与CD边界间夹角为θ。已知电子的质量为m，电荷量为e，为使电子能从磁场的另一侧EF射出，求电子的速率v0至少多大？
练习5．长为L的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，磁感应强度为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，可采用的方法是
A．使粒子的速度v< B．使粒子的速度v>
使粒子的速度v > D．使粒子的速度< v <
3．圆形边界磁场
例4．如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从A点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从B点射出，已知∠AOB=120°，求该带电粒子在磁场中运动的时间。
练习6．如图所示，在竖直平面内有一边界半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．一质量为m、电量为q的负点电荷从圆边缘的A点沿直径方向进入匀强磁场中，射出磁场时速度方向偏转了60°．不计点电荷的重力．求点电荷速度υ的大小？
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
洛伦兹力的特点：带电粒子在磁场中运动时，它所受的洛伦兹力总是与速度方向 洛伦兹力只改变带电粒子速度的 ，不改变速度的 ， 所以洛伦兹力永远不做功
运动特点：
（1）当带电粒子以平行于磁场的速度方向进入匀强磁场时，洛伦兹力为 ，则粒子做 。
（2）当带电粒子以垂直于磁场的速度方向进入匀强磁场时，粒子做 。
（3）带电粒子以垂直于磁场的速度方向进入匀强磁场，则：
4.带电粒子的运动方向与磁场方向成θ角：粒子在垂直于磁场方向作 运动，在平行磁场方向作 运动。粒子的合运动为等距螺旋线运动。
例1．质子（P）和α粒子（H）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场中，它们在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，它们的轨道半径和运动周期关系是 ( )
A．R:R=1:2， T :T=1:2 B. R:R=2:1， T :T=1:2
C. R:R=1:2， T :T=2:1 D. R:R=1:4， T :T=1:4
二、带电粒子在不同边界磁场中的运动
分析方法：画轨迹、找圆心、求半径，定时间
1．直线边界（进出磁场具有对称性）
例2．如图所示，在xoy平面内，y≥0的区域内有垂直于xoy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、带电量为+q 的粒子从原点O沿与x轴正方向成600角方向以v0射入，粒子的重力不计，求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场的位置
练习1．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？
练习2．一个质量为m、电荷量为q且不计重力的带电粒子，从x轴上的P（a，0）点以速度v沿与x轴正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场（方向如图）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的大小和粒子穿过第一象限的时间.
2．平行边界磁场
例3．如图所示，质量为m带电量为q的粒子以速度v0垂直地射入宽度为d的匀强磁场，磁场的磁感强度为B，为使粒子能穿过磁场，则v0应该满足条件（ ）
A、v0＞2Bqd/m
B、v0＞Bqd/2m
C、v0＞Bqd/m
D、v0＞
练习3．如图所示，一质量为m、电荷量为q的带电粒子（不计重力），从a点以与边界夹角为53°的方向垂直射入磁感应强度为B的条形匀强磁场，从磁场的另一边界b点射出，射出磁场时的速度方向与边界的夹角为37°。已知条形磁场的宽度为d，sin 37°＝0.6，cos37°＝0.8。分析
（1）粒子带何种电荷？
（2）粒子在磁场中做圆周运动的半径
（3）粒子在磁场中做圆周运动的速度大小
（4）粒子穿过磁场所用的时间t
练习4．匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为d，边界为CD和EF。一电子从CD边界外侧以速率v0垂直射入匀强磁场，入射方向与CD边界间夹角为θ。已知电子的质量为m，电荷量为e，为使电子能从磁场的另一侧EF射出，求电子的速率v0至少多大？
练习5．长为L的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，磁感应强度为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，可采用的方法是
A．使粒子的速度v< B．使粒子的速度v>
使粒子的速度v > D．使粒子的速度< v <
3．圆形边界磁场
例4．如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从A点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从B点射出，已知∠AOB=120°，求该带电粒子在磁场中运动的时间。
练习6．如图所示，在竖直平面内有一边界半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．一质量为m、电量为q的负点电荷从圆边缘的A点沿直径方向进入匀强磁场中，射出磁场时速度方向偏转了60°．不计点电荷的重力．求点电荷速度υ的大小？