物理：3.7《带电粒子在电磁复合场中的运动》学案（1）（新人教版选修3-1）
文档属性
| 名称 | 物理：3.7《带电粒子在电磁复合场中的运动》学案（1）（新人教版选修3-1） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 259.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2010-01-15 21:06:00 | ||
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文档简介
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3.7电场和磁场中的带电粒子（一）
【学习目标】学会分析电磁中带电粒子的运动情况
【实践探究】
1、速度选择器
如图所示，Dl和 D2是两个平行金属板，分别连在电源的两极上，其间有一定的电场强度E，同时在这空间加有垂直于电场方向的磁场，磁感应强度为B．Sl、S2为两个小孔，且Sl与S2连线方向与金属板平行．速度沿Sl、S2连线方向从Sl飞入的带电粒子只有做直线运动才可以从S2飞出，因此能从S2飞出的带电粒子所受的电场力与洛伦兹力平衡，即
故只要带电粒子的速率满足 ，即使电性不同，比荷不同，也可沿直线穿出右侧小孔 S2，而其他速率的粒子要么上偏，要么下偏，无法穿出S2．因此利用这个装置可以达到选择某一速度带电粒子的目的，故称为速度选择器．
2、磁流体发电机原理如图，等离子体高速从左向右喷射，两极板间有如图方向的匀强磁场．该发电机哪个极板为正极？两板间最大电压为多少？（已知磁感应强度B、两极板间距离L、等离子体喷射速度v）
【典型例题】
例1、如图所示，一束质量和电量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域，发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转，如果让这些不偏转离子进入另一匀强磁场中，发现这束离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，可得出结论
A. 它们的动能一定各不相同 B. 它们的电量一定各不相同
C. 它们的质量一定各不相同 D. 它们的电量与质量之比一定各不相同
例2、正方形abcd内有方向如图的场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场。质子流从ad边的中点O以初速度v0，沿着与ab平行的方向射入正方形区域。若撤去匀强磁场，质子将达到b点；若撤去匀强电场，质子将打到c点。求：(1)E∶B (2)当匀强电场和匀强磁场同时存在时，为使质子沿原方向射入后能做直线运动而打到bc边的中点O/，其初速度应调整为v0的多少倍？
例3、一束粒子通过一匀强磁场和匀强电场区域，两场的方向互相垂直，如图所示，电场强度E=2×104V/m，磁感应强度B=0.2T，电场和磁场的水平宽度d=0.2m，则每个粒子从该区域左侧射入、右侧射出的过程中，所增加的动能是 eV。
【针对训练】
1、一质子恰能作匀速直线运动穿过正交电磁场．若要粒子穿过此区域后动能增加，则
A．减弱磁场，其余条件不变 B．增强磁场，其余条件不变
C．电场反向，其余条件不变 D．用初动能与质子相同的粒子
2、一个带正电荷的微粒（重力不计）穿过图3-64中匀强电场和匀强磁场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转，应采用的办法是（ ）
A．增大电荷质量． B．增大电荷电量．
C．减少入射速度． D．增大磁感应强度．
3、如图所示，有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束流在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的（ ）
A．速度． B．质量 ．
C．电荷． D．比荷 ．
【课后练习】
1．在图9中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。取坐标如图。一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度E和磁感强度B的方向可能是（ ）
A． E和B都沿x轴正方向 B． E沿y轴正向，B沿z轴正向
C． E沿x轴正向，B沿y轴正向 D． E、B都沿z轴正向
2、如图11.4-1所示是一宽D=8cm的同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域，一束带电粒子（重力不计）以速度v0垂直射入时恰好不改变运动方向。若粒子射入时只有电场，可测得粒子束穿过电场时沿竖直方向向上偏了3.2cm；若粒子射入时只有磁场，问：粒子在磁场中的运动情况如何？粒子离开磁场时偏离原方向多少距离？
3、一长方形金属块放在匀强磁场中，将金属块通以电流，磁场方向和电流方向如图3-66所示，则金属块两表面M、N的电势高低情况是（ ）
A．． B．．
C．． D．无法比较．
4、设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图3-65所示，已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法中正确的是（ ）
A．这离子必带正电荷．
B．A点和B点位于同一高度．
C．离子在C点时速度最大．
D．离子到达B点后，将沿原曲线返回A点．
【高考链接】
如图所示，空间的某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域并沿直线运动，从C点离开场区；如果这个场区只有电场，则粒子从B点离开场区；如果这个区域只有磁场，则这个粒子从D点离开场区。设粒子在上述三种情况下，从A到B、从A到C和从A到D所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2、和t3的大小，则（ ）
A、t1=t2=t3 B、t1=t2＜t3
C、t1＜t2=t3 D、t1＜t2＜t3
【学后反思】
___________________________________________________________________
______________________________ 。
图3-29
B
R
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
+
－ － － － ―
图3-71
图11.4-7
O
E
B
O/
a b
d c c
图3-64
图
图
图
图3-65
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3.7电场和磁场中的带电粒子（一）
【学习目标】学会分析电磁中带电粒子的运动情况
【实践探究】
1、速度选择器
如图所示，Dl和 D2是两个平行金属板，分别连在电源的两极上，其间有一定的电场强度E，同时在这空间加有垂直于电场方向的磁场，磁感应强度为B．Sl、S2为两个小孔，且Sl与S2连线方向与金属板平行．速度沿Sl、S2连线方向从Sl飞入的带电粒子只有做直线运动才可以从S2飞出，因此能从S2飞出的带电粒子所受的电场力与洛伦兹力平衡，即
故只要带电粒子的速率满足 ，即使电性不同，比荷不同，也可沿直线穿出右侧小孔 S2，而其他速率的粒子要么上偏，要么下偏，无法穿出S2．因此利用这个装置可以达到选择某一速度带电粒子的目的，故称为速度选择器．
2、磁流体发电机原理如图，等离子体高速从左向右喷射，两极板间有如图方向的匀强磁场．该发电机哪个极板为正极？两板间最大电压为多少？（已知磁感应强度B、两极板间距离L、等离子体喷射速度v）
【典型例题】
例1、如图所示，一束质量和电量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域，发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转，如果让这些不偏转离子进入另一匀强磁场中，发现这束离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，可得出结论
A. 它们的动能一定各不相同 B. 它们的电量一定各不相同
C. 它们的质量一定各不相同 D. 它们的电量与质量之比一定各不相同
例2、正方形abcd内有方向如图的场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场。质子流从ad边的中点O以初速度v0，沿着与ab平行的方向射入正方形区域。若撤去匀强磁场，质子将达到b点；若撤去匀强电场，质子将打到c点。求：(1)E∶B (2)当匀强电场和匀强磁场同时存在时，为使质子沿原方向射入后能做直线运动而打到bc边的中点O/，其初速度应调整为v0的多少倍？
例3、一束粒子通过一匀强磁场和匀强电场区域，两场的方向互相垂直，如图所示，电场强度E=2×104V/m，磁感应强度B=0.2T，电场和磁场的水平宽度d=0.2m，则每个粒子从该区域左侧射入、右侧射出的过程中，所增加的动能是 eV。
【针对训练】
1、一质子恰能作匀速直线运动穿过正交电磁场．若要粒子穿过此区域后动能增加，则
A．减弱磁场，其余条件不变 B．增强磁场，其余条件不变
C．电场反向，其余条件不变 D．用初动能与质子相同的粒子
2、一个带正电荷的微粒（重力不计）穿过图3-64中匀强电场和匀强磁场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转，应采用的办法是（ ）
A．增大电荷质量． B．增大电荷电量．
C．减少入射速度． D．增大磁感应强度．
3、如图所示，有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束流在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的（ ）
A．速度． B．质量 ．
C．电荷． D．比荷 ．
【课后练习】
1．在图9中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。取坐标如图。一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度E和磁感强度B的方向可能是（ ）
A． E和B都沿x轴正方向 B． E沿y轴正向，B沿z轴正向
C． E沿x轴正向，B沿y轴正向 D． E、B都沿z轴正向
2、如图11.4-1所示是一宽D=8cm的同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域，一束带电粒子（重力不计）以速度v0垂直射入时恰好不改变运动方向。若粒子射入时只有电场，可测得粒子束穿过电场时沿竖直方向向上偏了3.2cm；若粒子射入时只有磁场，问：粒子在磁场中的运动情况如何？粒子离开磁场时偏离原方向多少距离？
3、一长方形金属块放在匀强磁场中，将金属块通以电流，磁场方向和电流方向如图3-66所示，则金属块两表面M、N的电势高低情况是（ ）
A．． B．．
C．． D．无法比较．
4、设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图3-65所示，已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法中正确的是（ ）
A．这离子必带正电荷．
B．A点和B点位于同一高度．
C．离子在C点时速度最大．
D．离子到达B点后，将沿原曲线返回A点．
【高考链接】
如图所示，空间的某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域并沿直线运动，从C点离开场区；如果这个场区只有电场，则粒子从B点离开场区；如果这个区域只有磁场，则这个粒子从D点离开场区。设粒子在上述三种情况下，从A到B、从A到C和从A到D所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2、和t3的大小，则（ ）
A、t1=t2=t3 B、t1=t2＜t3
C、t1＜t2=t3 D、t1＜t2＜t3
【学后反思】
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图3-29
B
R
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
+
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图3-71
图11.4-7
O
E
B
O/
a b
d c c
图3-64
图
图
图
图3-65
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