高中物理 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动（1）学案新人教版选修.doc

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1、§3.6带电粒子在匀强磁场中的运动（1）---匀速圆周运动【学习目标】1.通过实验，知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场后做匀速圆周运动.2.会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并会用这些公式分析问题.【课前预学】一、洛伦兹力的方向和大小1．左手定则判定洛仑兹力方向：2.计算洛伦兹力的大小：（1）如果电流方向与磁场方向不垂直，设磁场与电流方向的夹角等于θ，洛伦兹力公式为__________，（2）当电荷的运动方向与磁场方向在一条直线上（v∥B），洛仑兹力为；（3）当电荷的运动方向与磁场方向垂直时(v⊥B)，洛仑兹力最大且等于。

2、3.洛化兹力做功特点：。二、带电粒子在匀强磁场中的两种常见的运动情况（不计重力）1.匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为零，带电粒子将以速度v做匀速直线运动．2.匀速圆周运动：带电粒子以垂直于磁场的速度进入磁场时，根据左定则粒子所受的洛伦兹力既垂直于_____方向、又垂直于________方向，即洛伦兹力垂直于速度方向、磁感应强度方向所构成的平面，没有任何力驱使粒子离开洛伦兹力和速度构成的平面．又因为洛伦兹力对带电粒子不做功，根据动能定理，粒子的动能不变，即速度大小不变，洛伦兹力仅在不断改变粒子的速度____

3、，粒子做半径公式为___________,周期为______________的匀速圆周运动。【课堂学习活动】活动一、认识带电粒子在匀强磁场中的运动[问题设计]如图所示，可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转．(1)不加磁场时，电子束的运动轨迹如何？加上磁场时，电子束的运动轨迹如何？(2)如果保持出射电子的速度不变，增大磁感应强度，轨迹圆半径如何变化？如果保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度，圆半径如何变化？答案　(1)一条直线　一个圆周(2)减小　增大[要点提炼]沿着与磁场垂直的方向射入磁场中的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动．向心力为洛仑兹力F＝

4、qvB，由qvB＝可知半径r＝，又T＝，所以T＝.[延伸思考]　由r＝知同一带电粒子，在同一匀强磁场中，半径r会随着速度的增大而增大，它的周期也会随着速度的增大而增大吗？答案　活动二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的分析1．圆心的确定方法：两线定一点(1)圆心一定在垂直于速度的直线上．如图甲所示，已知入射点P(或出射点M)的速度方向，可通过入射点和出射点作速度的垂线，两条直线的交点就是圆心．(2)圆心一定在弦的中垂线上．如图乙所示，作P、M连线的中垂线，与其中一个速度的垂线的交点为圆心．2．半径的确定半径的计算一般利用几何知识解直角三角形．做题时一定要

5、做好辅助线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形．3．粒子在磁场中运动时间的确定(1)粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间t＝T(或t＝T)．(2)当v一定时，粒子在磁场中运动的时间t＝，l为带电粒子通过的弧长．活动三、典例精析（重力不计）一、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题例1　氕、氘、氚、氦四种粒子垂直某匀强磁场运动，求下列情况中粒子的轨道半径之比与周期之比。①四种粒子速度相等时，轨道半径之比为周期之比②四种粒子动能相等时，轨道半径之比为周期之比③四种粒子经过同一电场加速后进入磁场，轨道半径之比为周期之比例

6、2　如图所示，一束电荷量为e的电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ＝60°，求：（1）电子的质量（2）穿越磁场的时间(3)带电粒子离开磁场时偏转的侧位移【针对训练】带电荷量为q的电荷，从静止开始经过电压为U的电场加速后，垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，其轨道半径为R，则电荷的(　　)A．动能为qUB．动能为qRBC．运动速率为D．质量为二、带电粒子的电偏转与磁偏转的比较例3带电粒子以初速度v0从a点垂直y轴进入匀强磁场，如图所示．运动中经过b点，Oa＝Ob，若撤去磁场加一个与y

7、轴平行的匀强电场，仍以v0从a点垂直y轴进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感应强度B之比为(　　)A．v0B．1C．2v0D.【针对训练】如图所示，虚线框内有方向正交的匀强电场和匀强磁场，一离子束垂直于电场和磁场方向以速度V0从O’飞入此区域，恰好做匀速直线运动，从O点离开此区域。如果仅有电场，离子将从a点飞离此区域，经历时间为t1，飞离时速度为vl,，侧移为y1,偏转角度为θ1；如果仅有磁场，离子将从b点飞离此区域，经历时间为t2，飞离时速度为v2，侧移为y2,偏转角度为θ2；若离子重力不计，则下列说法中正确的是（）A.v1>v2B.y1>y2C

8、.tl>t2　D.θ1>θ2活动四、达