帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案

課時(shí)安排 1課時(shí)安排 1課時(shí) 授課人***《帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》教案課題名稱帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課題名稱一.考情分析- _重點(diǎn)：掌握對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析的基本力學(xué)方法及解題思路;學(xué)習(xí)目標(biāo)難點(diǎn)：學(xué)會(huì)作出帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡圖象的方法。二.學(xué)習(xí)內(nèi)容帶電粒子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)基本知識(shí)力學(xué)分析方法電加速（勻加速直線運(yùn)動(dòng)）力學(xué)分析方法Uq=Uq=1mv2—1mv22221受力特點(diǎn)：電場(chǎng)力與速度在同一直線上運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：勻變速直線運(yùn)動(dòng)能量觀點(diǎn)：動(dòng)能定理

動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)方程v=v+atUqII1,a=- <d=vt+—at2dm 1 2v2-v2=2ad力學(xué)分析方法力學(xué)分析方法電偏轉(zhuǎn)（類平拋運(yùn)動(dòng)）受力特點(diǎn)：電場(chǎng)力與速度垂直，豎直向下運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：類平拋運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)的合成與分解水平方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)L=v/豎直方向：初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)

a=Eqy=1at2 v=atm2y離開電場(chǎng)時(shí)速度 vv=v：v2+v2tan0=41y v1能量觀點(diǎn)：11動(dòng)能定理Uq=-mv2--mv^磁偏轉(zhuǎn)模型（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）幾何處理方法力學(xué)分析定圓心畫出軌跡，求半徑畫圓心角.定圓心基本方法：在入射點(diǎn)及出射點(diǎn)分別作出垂直線，兩線交點(diǎn)即是圓心；.由軌跡圖找出幾何關(guān)系：常見找出三角形（特別是直角三角形，包含軌跡半徑及已知邊長(zhǎng)）.速度偏向角等于軌跡所對(duì)的圓心角

受力特點(diǎn)：洛侖茲力總與速度垂直，且不做功運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：勻速圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：牛頓第二定律及圓周運(yùn)動(dòng)物理量關(guān)系v2 2叮 0,qvB=m—T= t=~~Trr V 2兀第1頁共6頁例題分析及方法總結(jié)27.(20分)電視機(jī)的顯像管中，電子速的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場(chǎng)后，進(jìn)一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，如圖所示。磁場(chǎng)方向垂直于圓面。磁場(chǎng)區(qū)中心為O,半徑為r。當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過O點(diǎn)而打到屏幕的中心M點(diǎn)。為了讓電子束射到屏幕邊緣P,需要加磁場(chǎng)，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，此時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少？(1)審題：審清題目已知物理量及符號(hào)未知物理量及符號(hào)關(guān)鍵字眼及語句挖掘題目隱含的條件(2)運(yùn)動(dòng)過程分析：運(yùn)動(dòng)過程分析第一階段第二階段受力特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)物理規(guī)律受力特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)物理規(guī)律只受電場(chǎng)力，電場(chǎng)力與速度在同一直線勻加速直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)能定理1 9cqu=-mv2-02只受洛倫茲力，洛倫茲力與速度垂直勻速圓周運(yùn)動(dòng)牛頓第二定律「mv2qvB=r(3)規(guī)范解答過程：必要的文字說明；作出準(zhǔn)確受力分析圖及運(yùn)動(dòng)軌跡圖；建立準(zhǔn)確物理方程解：(1)帶電粒子在電場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理得..1一八eu=-mv2—02粒子經(jīng)電場(chǎng)加速射入磁場(chǎng)時(shí)的速度vi2eudv=——方向水平向右mm帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力提供向心力evB=mv2帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知Rsin0=r「 1i2eudm可的=R'le拓展問題解答：帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，答案：A.D拓展問題：(2012年高考)18.如圖，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子A.所受重力與電場(chǎng)力平衡B.電勢(shì)能逐漸增加 "XC.動(dòng)能逐漸增加 ..D.做勻變速直線運(yùn)動(dòng) ;二k拓展小結(jié)：對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，是解題的前提； 仁二匚“第2頁共6頁

24.(18分)如圖所示，在y>0的空間中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)沿y軸負(fù)方強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直*丫平面(紙面)向外。一電量為q、質(zhì)量為m的帶正Eh處的點(diǎn)1時(shí)速率為”，方向沿*軸正方向；然后，經(jīng)過x軸上x=2h處的I=處的三點(diǎn)。不計(jì)重力。求(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。(2)粒子到達(dá)匕時(shí)速度的大小和方向。2(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。運(yùn)動(dòng)過程分向；在丫<電的運(yùn)動(dòng)粒)2點(diǎn)進(jìn)入磁二0白1子，的空間中，存在勻經(jīng)過y軸上y=并經(jīng)過y軸上y?r I.析..小t4"ft V * ■■ di ?圉6V3第一階段第二階段受力特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)物理規(guī)律受力特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)物理規(guī)律只受電場(chǎng)力電場(chǎng)力與速度垂直類平拋運(yùn)動(dòng)牛頓第二定律運(yùn)動(dòng)學(xué)公式只受洛倫茲力洛倫茲力與速度垂直勻速圓周運(yùn)動(dòng)牛頓第二定律圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律解：(1)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)%軸：2h=V0Eq 1軸a=_ h=&at2 v=atV 1tan0=丁 v=寸v2+v2V °)'0帶電粒子的場(chǎng)強(qiáng)為E=m°2hq(2)帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度為vv=2vv00=45°帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力提供向心力「 v2qvB=m-r運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所，由幾何關(guān)系可知 r=2hcos450磁感應(yīng)強(qiáng)度B=mv°qh第3頁共6頁24.（19分）在同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)空間中取正交坐標(biāo)系Oxyz（z軸正方向豎直向上），如圖所示.已知電場(chǎng)方向沿z軸正方向，場(chǎng)強(qiáng)大小為E;磁場(chǎng)方向沿y軸正方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B;重力加速度為g.問：一質(zhì)量為m、帶電量為+q的從原點(diǎn)出發(fā)的質(zhì)點(diǎn)能否在坐標(biāo)軸（x、y、z）上以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)？若能，m、q、E、B、v及g應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系？若不能，說明理由。第一種情況：mg>qE,由平衡條件知洛侖茲力f沿z軸正向，粒子以v沿x軸正向運(yùn)動(dòng)由勻速運(yùn)動(dòng)易知其條件是:mg—qE=qvB第二種情況：mg<qE,則f沿z軸負(fù)方向，粒子以v沿x軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，由勻速運(yùn)動(dòng)知條件是：qE—mg=qvB第4頁共6頁

（汕頭市統(tǒng)考）如圖所示，在一底邊長(zhǎng)知L,0=45°的等腰三角形區(qū)域內(nèi)（O為底邊中點(diǎn)）有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電量為口的帶正電粒子從靜止開始經(jīng)過電勢(shì)差為U的電場(chǎng)加速后，從O點(diǎn)垂直于慶8進(jìn)入磁場(chǎng)，不計(jì)重力與空氣阻力的影響.（1）粒子經(jīng)電場(chǎng)加速射入磁場(chǎng)時(shí)的速度？（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多少時(shí)，粒子能以最大的圓周半徑偏轉(zhuǎn)后打到OA板？（3）增加磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以再延長(zhǎng)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的極限時(shí)間.（不計(jì)粒子與AB板碰撞的作用時(shí)間，設(shè)粒子與AB板碰撞前后，電量保持不變并以相同的速率反彈）參考解答：⑴依題意，粒子經(jīng)電場(chǎng)加速射入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v由qU=mmv2 ① （2分）2得v② （1分）'m⑵要使圓周半徑最大，則粒子的圓周軌跡應(yīng)與AC邊相切，設(shè)圓周半徑為R最后一次打到AB板的點(diǎn)越靠近最后一次打到AB板的點(diǎn)越靠近A端點(diǎn)，在磁場(chǎng)中圓周R+—R-=L ③（3分）sin0由洛侖茲力提供向心力：qvB=mv2 ④（2分）R聯(lián)立②③④解得B=（1+3）、2Uqm⑤（2分）qL⑶設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)圓周半徑為r,r=m，當(dāng)r越小，qB運(yùn)動(dòng)累積路程越大，時(shí)間越長(zhǎng).當(dāng)r為無窮小，經(jīng)過n個(gè)半圓運(yùn)動(dòng)，最后一次打到A點(diǎn).有:n=— ⑥（2分）2r圓周運(yùn)動(dòng)周期：CT=工r⑦（2分）vC最長(zhǎng)的極限時(shí)間t=nT⑧（2分）m2由⑥⑦⑧式得： t=?JLlLmm~ （2分）m~2v2V2qU課外作業(yè)第5頁共6頁

如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域是緊鄰的且寬度相等均為d,電場(chǎng)方向在紙面內(nèi)豎直向下，而磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。一帶正電粒子(重力不計(jì))從0點(diǎn)以速度V。沿垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，從A點(diǎn)射出電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)，離開電場(chǎng)時(shí)帶電粒子在電場(chǎng)方向的偏轉(zhuǎn)位移為電場(chǎng)寬度的一半，當(dāng)粒子從磁場(chǎng)右邊界上C點(diǎn)穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向與進(jìn)入電場(chǎng)0點(diǎn)時(shí)的速度方向一致，求:(1)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度V為多少？(2)電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值E/B；(3)粒子在電、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間。解：(1)粒子在電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)垂直電場(chǎng)方向d=V0，一、_dV平行電場(chǎng)方向d=1t2 2解得V=V ③……(1分)y0到達(dá)A點(diǎn)的速度為V=y+V02=22V0進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與水平方向成。=450(2)在電場(chǎng)中TOC\o"1-5"\h\zEq mV2V=at a=—解得E= 0-y m qd由圖得圓周運(yùn)動(dòng)半徑在磁場(chǎng)中粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，由圖得圓周運(yùn)動(dòng)半徑R=———=v2dsin450\o"CurrentDoc