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教科版带电粒子在磁场或电场中的运动学习教材课件PPT


高中物理· 选修3-1· 教科版 第三章 磁场 学案6 习题课:带电粒子在磁场或电场中的运动 1.(1) 0 2.圆心 (1) 垂线 匀速直线 半径 垂线 (2) qvB 匀速圆周 mv qB 2πm qB 中垂线 3.(1) 匀变速直线 (2) 类平抛 知识储备 学习探究 自我检测 一、带电粒子在有界磁场中的运动 1.解决带电粒子在有界磁场中运动问题的方法可总结为: (1)画轨迹 (草图 ); (2)定 圆心; (3)几何方法求半径 . 2.几个有用的结论: (1)粒子进入单边磁场时,进、出磁场具有对称性,如图 (a)、 (b)、 (c)所示 . (2) 在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出,如图 (d)所示 . (3)当速率一定时,粒子运动的弧长越长,圆心角越大,运动时间越长 . 知识储备 学习探究 自我检测 例1 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B′,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B′多大?此次粒 子在磁场中运动所用时间t是多少? 知识储备 v 600 R' 300 O2 O1 R 学习探究 自我检测 二、带电粒子在有界磁场中运动的临界问题 带电粒子刚好穿出或刚好不穿出磁场的条件是带电粒子在磁场 中运动的轨迹与边界相切. 这类题目中往往含有“最大”、 “最 高”、“至少”、“恰好”等词语,其最终的求解一般涉及极 植,但关键是从轨迹入手找准临界状态. (1)当粒子的入射方向不变而速度大小可变时, 由于半径不确定, 可从轨迹圆的缩放中发现临界点. (2)当粒子的入射速度大小确定而方向不确定时,轨迹圆大小不 变,只是位置绕入射点发生了旋转,可从定圆的动态旋转中发 现临界点. 知识储备 学习探究 自我检测 例2 真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向如图所示, MN、PQ是磁场的边界.质量为m、电荷量为+q的粒子沿着与MN夹角为θ= 30°的方向垂直射入磁场中,粒子刚好没能从PQ边界射出磁场(不计粒子重力 的影响),求粒子射入磁场的速度及在磁场中运动的时间. O θr 知识储备 学习探究 自我检测 三、带电粒子在电场或组合场中的运动 1.电荷在复合场中的运动一般有两种情况——直线运动和圆周运动. (1)电荷在静电力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动时,一定是 做匀速直线运动. (2)电荷在上述复合场中如果做匀速圆周运动,只能是除洛伦兹力以外 的所有恒力的合力为零才能实现. 2.分析电荷在电场和磁场组合场中的运动,通常按时间的先后顺序分成 若干个小过程来进行处理,在每一运动过程中都从粒子的受力分析着 手,分析粒子在电场中做什么运动,在磁场中做什么运动. 知识储备 学习探究 自我检测 例3 一带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做 匀速圆周运动,求: 只受磁场力 (1)该带电微粒的电性? (2)该带电微粒的旋转方向? (3)若已知圆的半径为r,电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B,重力 加速度为g,则线速度为多少?

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