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《36带电粒子在匀强磁场中的运动学案5（人教版选修3-1）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、3.6带电粒子在匀强磁场中的运动学案5【学习目标】1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，做匀速圆周运动。2、会运用牛顿运动在匀强磁场屮定律推导带电粒了在匀强磁场屮做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题。【自主学习】一、基础知识:1、洛仑兹力叫洛仑兹力。通电导线所受到的安培力实际上是作用在运动电荷上的洛仑兹力的O2、洛仑兹力的方向用左手定则判定。应用左手定则要注意：（1）判定负电荷运动所受洛仑兹力的方向，应使四指指向电荷运动的方向。（2）洛仑兹力的方向总是既垂直于又垂直于，即总
2、是垂直于所决定的平面。但在这个平血内电荷运动方向和磁场方向却不一定垂直，当电荷运动方向与磁场方向不垂直时，应用左手定则不可能使四指指向电荷运动方向的同时让磁感线垂直穿入手心，这时只要磁感线从手心穿入即可。3、洛仑兹力的人小f二，其中6是带电粒了的运动方向与磁场方向的夹角。（1）当e=90°,即v的方向Mb的方向垂直吋，仁,这种情况下洛仑兹力o（2）当e=o°,即V的方向与b的方向平行时，f二最小。（3）当=0,即电荷与磁场无相对■运动时，f=,表明了一个重要结论：磁场只对相对于磁场运动的电荷冇作用力，而
3、对相对磁场静止的电荷没冇作用力。4、洛仑兹力作用效果特点山于洛仑兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛仑兹力总是功。它只能改变运动电荷的速度（即动量的方向），不能改变运动电荷的速度（或动能）。5、带电粒了在磁场屮运动（不计其它作用）（1）若v//B,带电粒子以速度v做运动（此情况下洛伦兹力20）（2）若v丄B,带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做运动。①向心力由洛伦兹力提供：=m—R②轨道半径公式：R二二o③周期：T==,频率：f二丄二。TV角频率：co=—=or说明：T、F和3的两个特点：①T、f和
4、3的大小与轨道半径（R）和运动速率（v）无关，只与和_有关；②比荷（2）相同的带电粒了，在同样的匀强磁场中，T、f和3相同。m二、重点、疑点：1、洛伦兹力公式F二qvB是如何推导的？直导线长L,电流为T,导体中运动电荷数为n,截血积为S,电荷的电量为q,运动速度为v,则安培力F'=ILB=nF所以洛仑兹力F=—=^nn因为I=NqSv（N为单位体积内的电荷数）所以F二NqSvLB式中口二nsl故F=qvB0n2、如何确立带电粒了在匀强磁场屮做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间？（1）圆心的确定。因为洛伦兹
5、力f指向圆心，根据f丄v,i出j出粒子运动轨迹上任意两点（一-般是射入和射出磁场的两点）的f的方向，其延长线的交点即为圆心。（2）半径的确定和计算。圆心找到以后，自然就冇了半径（一般是利用粒了入、出磁场时的半径）。半径的计算一般是利用儿何知识，帘用解三角形的方法及圆心角等于圆弧上弦切角的两倍等知识。（3）在磁场中运动时间的确定。利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于360。计算II1R■心角e的大小，由公式t二一?一xt可求出运动时间。/360有吋也用弧长与线速度的比。如图所示，还应注意到：①速
6、度的偏向角（P等于弧ab所对的圆心角eo②偏向角（P与弦切角OC的关系为：（p<180°，（4）注意圆周运动中有关对称规律如从同一肓线边界射入的粒了，再从这一边射出时，速度与边界的夹角和等；在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出。3、电场和磁场対电荷作用的区別如何？（1）电荷在电场中一定要受到电场力的作用，而电荷在磁场中不-•定受磁场力作用。只有相对于磁场运动且运动方向与磁场不平行的电荷才受磁场力的作用，而相对磁场静止的电荷或虽运动但运动方向与磁场方向平行的电荷则不受磁场力作用.（2）电场对电荷
7、作用力的大小仅决定于场强E和电荷量q,即F二qE,而磁场对电荷的作用力大小不仅为磁感应强度B和电荷量q有关，还与电荷运动速度的大小v及速度方向与磁场方向的夹角B有关，即,F=qvBsin0.（3）电荷所受电场力的方向总是沿着电场线的切线（与电场方向相同或相反），而电荷所受磁场力的方向总是既垂肓于磁场方向，又垂宜于运动方向（即垂肓于磁场方向和运动方向所决定的平面）.⑷电荷在电场屮运动时，电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面）运动除外），而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功。【典型例题】XXXXXX
8、XBXXX从XXXVXIXM—i—例1、图屮MN表示真空室屮垂玄于纸面的平板，它的一侧冇匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为Bo一帶电粒子从平板上狭缝0处以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平板上的P点。已知B、v以及P到0的距离厶不计重力,求此粒子的电荷e与质量m之比。X、XXX例2、一个负离子，质量为m,电量为q,以速率v垂直于屏S经小孔0射入有匀强磁场的真空室中，磁感应强度B的方向与离子运动方向垂肯，
