高中物理---共同学案 61 磁场 带电粒子在磁场中的运动题型归纳.doc

《高中物理---共同学案 61 磁场 带电粒子在磁场中的运动题型归纳.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高二年级共同学案3013——2014学年度上学期高二物理学科导学案课题：课型：ZHUANTI时间：2014/12/30【学习目标】1、2、3、【学习重点】【学习难点】【基础记忆】【知识说明】【新知拓展】一、带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动基本问题1.找圆心、画轨迹是解题的基础。2.带电粒子垂直于磁场进入一匀强磁场后在洛伦兹力作用下必作匀速圆周运动，抓住运动中的任两点处的速度，分别作出各速度的垂线，则二垂线的交点必为圆心；3.用垂径定理及一处速度的垂线也可找出圆心；4.再利用数学知识求出圆周运动的半径及粒子经过的圆心角从而解答物理问题。例题1.钍

2、核发生衰变生成镭核并放出一个粒子。设该粒子的质量为、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极和间电场时，其速度为，经电场加速后，沿方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，垂直平板电极，当粒子从点离开磁场时，其速度方向与方位的夹角，如图所示，整个装置处于真空中。提示:钍核衰变方程 　　（1）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R； 　　（2）求粒子在磁场中运动所用时间。 二、带电粒子在磁场中轨道半径变化问题导致轨道半径变化的原因有：【探究学习】①带电粒子速度变化导致半径变化。如带电粒子穿过极板速度变化；带电粒子使空气电离导

3、致速度变化；回旋加速器加速带电粒子等。②磁场变化导致半径变化。如通电导线周围磁场，不同区域的匀强磁场不同；磁场随时间变化。③动量变化导致半径变化。如粒子裂变，或者与别的粒子碰撞；④电量变化导致半径变化。如吸收电荷等。总之，由看m、v、q、B中某个量或某两个量的乘积或比值的变化就会导致带电粒子的轨道半径变化。例题2.如图所示，在x＜0与x＞0的区域中，存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，且B1＞B2。一个带负电的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出，要使该粒子经过一段时间后又经过O点，B1与B2的比值应满足什

4、么条件？ 三、带电粒子在磁场中运动的临界问题和带电粒子在多磁场中运动问题 带电粒子在磁场中运动的临界问题的原因有：粒子运动范围的空间临界问题；磁场所占据范围的空间临界问题，运动电荷相遇的时空临界问题等。审题时应注意恰好，最大、最多、至少等关键字例题3.如图所示，直角三角形OAC（α=30˚）区域内有B=0.5T的匀强磁场，方向如图所示。两平行极板M、N接在电压为U的直流电源上，左板为高电势。一带正电的粒子从靠近M板由静止开始加速，从N板的小孔射出电场后，垂直OA的方向从P点进入磁场中。带电粒子的荷质比为，OP间距离为l＝0.3m。全过程不计粒子

5、所受的重力，求：（1）要使粒子从OA边离开磁场，加速电压U需满足什么条件?（2）粒子分别从OA、OC边离开磁场时，粒子在磁场中运动的时间。四、带电粒子在有界磁场中的极值问题 寻找产生极值的条件：①直径是圆的最大弦；②同一圆中大弦对应大的圆心角；③由轨迹确定半径的极值。例题4.有一粒子源置于一平面直角坐标原点O处，如图所示相同的速率v0向第一象限平面内的不同方向发射电子，已知电子质量为m，电量为e。欲使这些电子穿过垂直于纸面、磁感应强度为B的匀强磁场后，都能平行于x轴沿+x方向运动，求该磁场方向和磁场区域的最小面积s。变形:如图所示真空中宽为d的

6、区域内有强度为B的匀强磁场方向如图，质量m带电-q的粒子以与CD成θ角的速度V0垂直射入磁场中；要使粒子必能从EF射出则初速度V0应满足什么条件？EF上有粒子射出的区域？  五、带电粒子在复合场中运动问题1.复合场包括：磁场和电场，磁场和重力场，或重力场、电场和磁场。2.有带电粒子的平衡问题，匀变速运动问题，非匀变速运动问题，在解题过程中始终抓住洛伦兹力不做功这一特点。3.粒子动能的变化是电场力或重力做功的结果。例题5.如图所示，在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方形的匀强电场，场强大小为E。在其它象限中存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里

7、。A是y轴上的一点，它到座标原点O的距离为h；C是x轴上的一点，到O点的距离为l，一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域，继而通过C点进入大磁场区域，并再次通过A点。此时速度方向与y轴正方向成锐角。不计重力作用。试求：　　（1）粒子经过C点时速度的大小合方向；（2）磁感应强度的大小B。例题6.如图所示，在xoy坐标平面的第一象限内有沿－y方向的匀强电场，在第四象限内有垂直于纸面向外的匀强磁场。现有一质量为m，带电量为＋q的粒子（重力不计），以初速度v0，从M（0，l）点，沿＋x方向射入电场，接着从P（2l，

8、0）点进入磁场后由－y轴上的Q射出，射出时速度方向与y轴垂直，求：（1）电场强度E的大小；（2）Q点的坐标；（3）粒子从M点运动到Q点所用的时间t。例