带电粒子在磁场中的临界问题模板说课讲解.ppt

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1、带电粒子在磁场中的临界问题模板电场强度三个公式的区别：区别公式公式含义适用范围E=FqE=kQr2E=Ud是电场强度的定义式任意电场是真空中点电荷电场的场强计算公式真空中点电荷电场是匀强电场的场强的计算公式匀强电场力的特点功和能的特点静电场大小：F＝方向：正电荷受力方向与场强方向；负电荷受力方向与场强方向电场力做功与路径W＝qU电场力做功改变电荷的磁场洛伦兹力F＝方向符合左手定则洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的qE相同相反无关电势能动能qvBsinθ1．带电粒子在匀强电场、匀强磁场中可能的运动性质在场强为E的匀强电场中在磁感应强度为B的匀强磁场中初速度为零做初速度为

2、零的匀加速直线运动保持静止初速度平行场线做匀变速直线运动做匀速直线运动初速度垂直场线做匀变速曲线运动(类平抛运动)做匀速圆周运动特点受恒力作用，做匀变速运动洛伦兹力不做功，动能不变1．三种场的特点对比项目名称力的特点功和能的特点重力场大小：G＝_________方向：_____________重力做功与______无关重力做功改变物体的____________静电场大小：F＝______电场力做功与____无关方向：a.正电荷受力方向与场强方向_______W＝______b.负电荷受力方向与场强方向_________电场力做功改变________磁场洛伦兹力F＝_

3、_____方向符合_______定则洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的_______mg竖直向下qE相同相反左手路径重力势能路径电势能动能UqqvB电偏转磁偏转运动轨迹运动规律电偏转磁偏转射出边界的速率运动时间1.带电粒子在匀强电场和匀强磁场中偏转的区别垂直电场线进入匀强电场(不计重力)垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)受力情况电场力FE＝qE，其大小、方向不变，与速度v无关，FE是恒力洛伦兹力FB＝qvB，其大小不变，方向随v而改变，FB是变力轨迹抛物线圆或圆的一部分运动轨迹2.在电场和磁场组合而成的组合场问题中，带电粒子分别在两个区域中做类平抛和匀速圆周运动，通过

4、连接点的速度将两种运动联系起来，一般可用类平抛和匀速圆周运动的规律求解．另外，准确画好运动轨迹图是解题的关键．“电偏转”和“磁偏转”的比较垂直进入磁场(磁偏转)垂直进入电场(电偏转)情景图图621【例1】真空中宽为d的区域内有强度为B的匀强磁场，方向如图621所示，质量m带电量-q的粒子以与CD成q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？一、处理同源带电粒子在磁场中运动的临界极值方法--放缩法思维导图1．带电粒子在平行直线边界磁场中的运动①速度较小时，作半圆运动后从原边界飞出；②速度增加为某临界值时，粒

5、子作部分圆周运动其轨迹与另一边界相切；③速度较大时粒子作部分圆周运动后从另一边界飞出SBPSSQPQQ①速度较小时，作圆周运动通过射入点；②速度增加为某临界值时，粒子作圆周运动其轨迹与另一边界相切；③速度较大时粒子作部分圆周运动后从另一边界飞出圆心在过入射点跟跟速度方向垂直的直线上圆心在过入射点跟边界垂直的直线上圆心在磁场原边界上量变积累到一定程度发生质变，出现临界状态P①速度较小时，作圆弧运动后从原边界飞出；②速度增加为某临界值时，粒子作部分圆周运动其轨迹与另一边界相切；③速度较大时粒子作部分圆周运动后从另一边界飞出【分析】如图甲所示，当入射速度很小时电子会在磁场

6、中转动一段圆弧后又从同一侧射出，速率越大，轨道半径越大，当轨道与边界相切时，电子恰好不能从另一侧射出，当速率大于这个临界值时便从右边界射出，依此画出临界轨迹，借助几何知识即可求解速度的临界值；对于射出区域，只要找出上下边界即可．【解析】粒子从A点进入磁场后受洛伦兹力做匀速圆周运动，要使粒子必能从EF射出，则相应的临界轨迹必为过点A并与EF相切的轨迹如图乙所示，作出A、P点速度的垂线相交于O即为该临界轨迹的圆心．设临界半径R0，由R0(1+cos)=d得：R0=；故粒子必能穿出EF的实际运动轨迹半径R≥R0即：R=≥得：v0≥由图知粒子不可能从P点下方射出EF，即只能

7、从P点上方某一区域射出；又由于粒子从点A进入磁场后所受洛伦兹力必使其向右下方偏转，故粒子不可能从AG直线上方射出；由此可见EF中有粒子射出的区域为PG，且由图知：PG=R0sin+dcot=+dcot.【评析】带电粒子在磁场中以不同的速度运动时，圆周运动的半径随着速度的变化而变化，因此可以将半径放缩，运用“放缩法”探索出临界点的轨迹，使问题得解；对于范围型问题，求解时关键是寻找引起范围的“临界轨迹”及“临界半径R0”，然后利用粒子运动的实际轨道半径R与R0的大小关系确定范围．总结：放缩法带电粒子以任意速度沿特定方向射入匀强磁场时，它们将在磁场中做匀速圆周运动，其