高中物理《帶電粒子在常見有界磁場中的運動》學(xué)案 新人教版選修3-2

1、江蘇省海安縣實驗中學(xué)高二物理帶電粒子在常見有界磁場中的運動學(xué)案 人教版選修3-2一 電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動規(guī)律1、帶電粒子以一定的初速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，粒子將做怎樣的運動？（討論）2、帶電粒子在磁場中（ vB）只受洛侖茲力， 粒子做勻速圓周運動的規(guī)律 二帶電粒子在常見有界磁場中的運動1.帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動例1. 圖中MN表示真空室中垂直于紙面的平板，它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 。一帶電粒子從平板上的狹縫O處以垂直于平板的初速v射入磁場區(qū)域，最后到達(dá)平板上的P 點。已知B 、v以及P 到O的距離l 不計重力,POMNBvl1.判斷此粒子的電性2.求

2、此粒子的電荷q與質(zhì)量m 之比。例2：如圖所示，在y0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙面內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一帶正電的粒子以速度v0從O點射入磁場，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為。若粒子射出磁場的位置與O點的距離為L，求該粒子的電量和質(zhì)量之比q/m。拓展1：保持從O點射入磁場粒子速度大小不變，射入方向改變，但仍在x0y平面內(nèi)，能否有粒子也從P點射出？拓展2：如上圖，在一水平放置的平板MN的上方有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于紙面向里，許多質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子，以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個方向由小孔O射入磁場區(qū)域，不計重力，不計粒間的相互

3、影響，圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域，其中R=，哪個圖是正確的是（ ）二帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運動例3、如圖所示，一束電子質(zhì)量為，電量為e，以一定的速度垂直射入磁感強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿透磁場時速度方向與電子原來入射方向的是30，則電子的是 ，穿透磁場的時間是 。問題1：電子射入的速度大小發(fā)生變化粒子還能從原位置射出嗎？拓展2：在真空中寬的區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，質(zhì)量為，電量為e，速率為的電子從邊界左側(cè)垂直射入磁場，入射方向與左側(cè)夾角偏上，為了使電子能從磁場的另一側(cè)邊界射出，應(yīng)滿足的條件是：（ ）.veBd/m（1+sin） .veBd/m（1+cos）.v eBd/ms

4、in .v eBd/mcosfde bcavM三帶電粒子在矩形邊界磁場中的運動例4，某同學(xué)設(shè)計了一個測定帶電粒子比荷的實驗，實驗裝置如圖所示。abcd是一個長方形盒子，在ad邊和cd邊上各開有小孔f和e，e是cd邊上的中點，熒光屏M貼著cd放置，能顯示從e孔射出的粒子落點位置。盒子內(nèi)有一方向垂直于abcd平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。粒子源不斷地發(fā)射相同的帶電粒子，粒子的初速度可忽略。粒子經(jīng)過電壓為U的電場加速后，從f孔垂直于ad邊射入盒內(nèi)。粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰好從e孔射出。若已知fd=cd=L，不計粒子的重力和粒子之間的相互作用力。請你根據(jù)上述條件求出帶電粒子的比荷q / m。四帶電粒子

5、在圓形邊界磁場中的運動例5、如圖，一勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向向里，其邊界是半徑為R的圓。AB為圓的一直徑。在A點有一粒子源向圓平面內(nèi)的各個方向發(fā)射質(zhì)量m、電量q的粒子，粒子重力不計。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）（1）如果R=3cm、B=0.2T,在A點的粒子源向圓平面內(nèi)的各個方向發(fā)射速度均為106m/s，比荷為108c/kg的粒子.試畫出在磁場中運動時間最長的粒子的運動軌跡并求此粒子的運動的時間。（2）如果粒子的初速度大小均為3105米/秒,作出磁場中有粒子到 達(dá)的陰影區(qū)域.(3)如果磁場的邊界是彈性邊界，粒子沿半徑方向射入磁場，粒子的速度大小滿足什么條件，可使粒子在磁場中繞行一周回到出發(fā)點,

6、并求離子運動的最短時間。BA： 課堂小結(jié)：尋找臨界點的兩種方法：1、軌跡圓的縮放2、軌跡圓的旋轉(zhuǎn)練習(xí)1 .一束帶電粒子以同一速度，并從同一位置進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，在磁場中它們的軌跡如圖所示.粒子q1的軌跡半徑為r1，粒子q2的軌跡半徑為r2，且r22r1，q1、q2分別是它們的帶電量.則 q1 帶_電、q2帶_電，比荷之比為 (q1/m1 ) : ( q2/m2 ) _，運動時間之比 。OMNSB2.水平線MN的下方存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，在MN線上某點O的正下方與O點相距為L的質(zhì)子源S，可在紙面內(nèi)180度范圍內(nèi)發(fā)射質(zhì)量為m、電量為e、速度為v=BeL/m的質(zhì)子，質(zhì)子的重力不計，試說明在MN線上多大范圍內(nèi)有質(zhì)子穿出。 llr1V+q圖3、長為L的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場，如圖4所示，磁感強(qiáng)度為B，板間距離也為L，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子(不計重力)，從左邊極板間中點處垂直磁感線以速度V水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是：A使粒子的速度V5BqL/4m；C使粒子的速度VBqL/m；D使粒子速度BqL/4mV5BqL/4m。4.一帶電質(zhì)點，質(zhì)量為m、電量為q，以平行于Ox軸的速度v從y軸上的a點射入圖中第一象