二轮复习专题(五)带电粒子在场中的运动(磁场、复合场)学案

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1、二轮复习专题（五）带电粒子在场中的运动1（磁场、组合场）教学目标：1、掌握带电粒子在磁场中运动的处理方法：“数、形”结合，即“定圆心、定轨迹、定半径”2、掌握带电粒子在“组合场”中运动的处理方法：不同场中的受力情况→分析运动过程→根据不同场中的运动情况求解。关联量：速度V。课堂教学：【例题1】如图所示，在实线所示的圆形区域内有一匀强磁场，磁感应强度B＝0.332T，场区圆的半径R＝10cm，一带正电粒子（不计重力）从圆上a点以速度V＝3.2×106m/s射入磁场中，已知带电粒子的质量为m＝6.64×10－27Kg，电量q＝3.2×10－19C。若要粒子在磁场中的运动时间最

2、长，则粒子的射入方向与直径ab的夹角θ为多少？【链接1】如图若在圆形区域内存在两个方向相反，且都垂直于纸面的匀强磁场。分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域I、II内，A2A4与A1A3夹角为600，一质量为m，带电量为＋q的粒子以一定的速度从I区的边缘点A1处沿与A1A3成300角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入II区，最后从A4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求I区和II区中磁感应强度的大小。【练习1】AB、CD、EF为三条平行的边界线，AB、CD相距为L1，CD、EF为L2，如图所示，AB、CD之间有垂直于纸面

3、向里的匀强磁场，磁感应强度为B1。CD、EF之间也有垂直于纸面向里的匀强磁场。现从A点沿AB方向垂直磁场射入一带负电的粒子。该粒子的质量为m，带电量为－q，重力不计。求：（1）若粒子运动CD边时速度方向恰好与CD边垂直，则射入速度V0为多少？（2）若已知粒子从A点射入时速度为u（u＞V0），则粒子运动到CD边界时，速度方向与CD边的夹角θ为多少？（用反三角表示）；若粒子运动到EF边界时恰不穿出磁场，则CD、EF之间的磁感应强度B2为多少？在组合场中的运动【例题2】如图所示，坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场，轴为两种场的分界面，图中虚线为磁场区域的右

4、边界，现有一质量为，电荷量为－的带电粒子从电场中坐标位置（－，0）处，以初速度，沿轴正方向开始运动，且已知。试求：使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中，磁场的宽度应满足的条件。【练习2】如图所示，空间分布着宽为L、场强为E的匀强电场和两磁感强度大小均为B、方向相反的匀强磁场，如图所示（虚线为磁场分界线，右边磁场范围足够大）。质量为m、电量为q的离子从A点由静止释放后经电场加速进入磁场，穿过中间磁场中按某一路径能再回到A点而重复前述过程。求：（1）离子进入磁场时的速度大小和运动半径。（2）中间磁场的宽度d。带电粒子在场中的运动1课后作业1、在图示区域中，χ轴上方有一匀强

5、磁场，磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为B，今有一质子以速度v0由Y轴上的A点沿Y轴正方向射人磁场，质子在磁场中运动一段时间以后从C点进入χ轴下方的匀强电场区域中，在C点速度方向与χ轴正方向夹角为450，该匀强电场的强度大小为E，方向与Y轴夹角为450且斜向左上方，已知质子的质量为m，电量为q，不计质子的重力，(磁场区域和电场区域足够大)求：(1)C点的坐标。(2)质子从A点出发到第三次穿越χ轴时的运动时间。(3)质子第四次穿越χ轴时速度的大小及速度方向与电场E方向的夹角。(角度用反三角函数表示)2、如图所示，坐标系xoy位于竖直平面内，所在空间有沿水平方向垂直于纸面向

6、里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在x<0的空间内还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E。一个带正电的油滴经图中x轴上的M点，沿着直线MP做匀速运动，过P点后油滴进入x>0的区域，图中α==30℃。要使油滴在x>0的区域内做匀速圆周运动，需在该区域内加一个匀强电场。若带电油滴做匀速圆周运动时沿弧垂直于x轴通过了轴上的N点，求：（1）油滴运动速率的大小。（2）在x>0的区域内所加电场的场强大小和方向。（3）油滴从x轴上的M点经P运动到N点所用的时间。3、如图所示，一质量为m，带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸

7、面向外，粒子飞出磁场区域后，从点b处空过x轴，速度方向与x轴正方向的夹角为30°，粒子的重力不计，试求：（1）圆形匀强磁场区域的最小面积。（2）粒子在磁场中运动时间。（3）b到o的距离。4、如图所示，两水平放置的金属板间存在一竖直方向的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为4m、带电量为－2q的微粒b，正好悬浮在板间正中央O点处，另一质量为m、带电量为+q的微粒a，从P点以一水平初速度进入两板之间，正好做匀速直线运动，中途与B碰撞。（1）求匀强电场场强大小及方向。（2）求水平初速度v0的大小。（3）碰撞后