帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)專題一

1、6、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)寧城高級(jí)中學(xué)高二物理組2012年11月22日本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受力特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)2、會(huì)推導(dǎo)出帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑及周期表達(dá)式，并熟練應(yīng)用解決問(wèn)題3、了解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)在生活中的實(shí)際應(yīng)用F分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在磁場(chǎng)中各位置所受洛侖茲力方向及大小B+qv探究與推導(dǎo)導(dǎo)學(xué)單問(wèn)題生成與練習(xí)11、試列出帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的動(dòng)力學(xué)方程2、試推導(dǎo)出帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑表達(dá)式，并討論其大小與哪些因素有關(guān)？3、試推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期。并討論與哪些因素有關(guān)？qvB=mv2/RR=mv/qBT=2m/

2、qB針對(duì)性練習(xí)見(jiàn)導(dǎo)學(xué)單例題、質(zhì)譜儀 下圖是測(cè)量帶電粒子比荷的質(zhì)譜儀工作原理示意圖，設(shè)法使待測(cè)粒子導(dǎo)入圖中所示容器A中，從狹縫S1處以很小的速度進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)區(qū)（初速度不計(jì)）。加速后通過(guò)狹縫S2、S3射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，方向垂直于磁場(chǎng)區(qū)界面PQ，最后打在感光片D上，形成垂直于紙面且平行于狹縫S3的細(xì)線，若測(cè)得細(xì)線到狹縫S3的距離為d,求帶電粒子的比荷BAUS1S2S3Dr7674737270d回旋加速度器回旋加速度器1、場(chǎng)的特點(diǎn)：典型的交替場(chǎng)空間磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)電場(chǎng)是交變場(chǎng)2、場(chǎng)的作用：電場(chǎng)加速磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)3、抽查以下兩個(gè)同學(xué)課堂作業(yè)2、課后作業(yè)：教材P102 問(wèn)題與練習(xí)1、21、

3、馬上檢查以下自己在課堂作業(yè)和導(dǎo)學(xué)單中有無(wú)錯(cuò)誤并糾正課堂小結(jié)帶電粒子垂直進(jìn)入在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一個(gè)重要方程：qvB=mv2/R兩個(gè)重要結(jié)論：R=mv/qBT=2m/qB思考與討論并互批導(dǎo)學(xué)單問(wèn)題（一、1）2、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的速度怎么變化？為什么？1、帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的洛侖茲力怎樣？3、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的做什么運(yùn)動(dòng)？為什么？六、回旋加速度器1、場(chǎng)的特點(diǎn)：典型的交替場(chǎng)空間磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)電場(chǎng)是交變場(chǎng)2、場(chǎng)的作用：電場(chǎng)加速磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)3、工作原理：帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)半徑越來(lái)越大，但周期不變。電場(chǎng)變化頻率與粒子圓周回旋同頻復(fù)習(xí)鞏固VFB判斷未知量方向V+qB復(fù)習(xí)鞏固V+qB復(fù)習(xí)鞏固F-qB 兩個(gè)電

4、子a、b從有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的入囗A處水平飛入場(chǎng)中，a從B囗射出，b從C囗射出，已知磁場(chǎng)邊界為正方形且方向與紙面垂直。對(duì)于磁場(chǎng)和a、b兩電子，下列說(shuō)法正確的是：ACBA磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B速率之比2:1C時(shí)間之比1:2D加速度大小之比1:2XY300如圖所示的區(qū)域時(shí)，有垂直于XOY平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)在一對(duì)正、負(fù)電子以一定的速率沿著與X軸成300角的方向，自原點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)方向射入場(chǎng)中，則正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為（ ）A 1:2B 2:1C 1:1D、1:3o1Bdv0v0300如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)寬度為d,一個(gè)質(zhì)量為m電量為q的粒子（重力不計(jì)）以速度vo垂直邊界進(jìn)入勻強(qiáng)磁強(qiáng)中。從右邊

5、界射出，射出時(shí)速度與邊界夾角300度，求帶電粒子電性和磁感應(yīng)強(qiáng)度BV0V0600如圖所示，一半徑為R的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。有一質(zhì)量為m電量為q的粒子（不計(jì)重力）以速度V0正對(duì)磁場(chǎng)的圓心射入，射出時(shí)速度偏向角為600，求粒子的電性和場(chǎng)強(qiáng)o1Ldm+qB如圖所示，一不帶電的平行正對(duì)金屬板板長(zhǎng)L，板間距離為d,板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m電量為+q的粒子沿中線水平射入場(chǎng)區(qū)，若粒子不從場(chǎng)區(qū)射出，其速度范圍多大？不計(jì)重力 如圖所示，一個(gè)重力不計(jì)的正離子，從A點(diǎn)正對(duì)著半徑為R的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的圓心,以速度V射入，磁場(chǎng)的邊界是絕緣的圓筒，要使離子與圓筒內(nèi)壁多

6、次碰撞（碰撞無(wú)能量與電量的損失）仍從A點(diǎn)射出，求離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是多少？o1變式一: 如圖所示，一個(gè)重力不計(jì)的正離子，從邊長(zhǎng)為a的正三角形的一邊中點(diǎn)A孔以速度V垂直于邊進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, 磁場(chǎng)的邊界是絕緣，要使離子與內(nèi)壁多次碰撞（碰撞無(wú)能量與電量的損失）仍從A點(diǎn)射出，求離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是多少？變式二: 如圖所示，一個(gè)重力不計(jì)的正離子，從邊長(zhǎng)為a的正方形的一邊中點(diǎn)A孔以速度V垂直于邊進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, 磁場(chǎng)的邊界是絕緣，要使離子與內(nèi)壁多次碰撞（碰撞無(wú)能量與電量的損失）仍從A點(diǎn)射出，求離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是多少？回顧與反思 對(duì)帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路是：1、畫(huà)出其大致的運(yùn)動(dòng)軌跡2、利用切線速度找圓心3、利用圓心找半徑，并利用幾何關(guān)系求半徑4、利用其動(dòng)力學(xué)方程求解未知量一束帶電粒子流從同一方向垂直射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在磁場(chǎng)中分成a、b兩條軌跡,由圖可以判斷它們的速度、動(dòng)量、電荷以及比荷關(guān)系應(yīng)是：XYabA若比