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高二物理 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用3導(dǎo)學(xué)案

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高二物理 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用3導(dǎo)學(xué)案

111課題專題帶電粒子通過有界磁場(chǎng)問題課型 例1:如圖所示,一束電子(電量為e)以速度v垂直射入磁感強(qiáng)度為B,寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,穿透磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電子原來入射方向的夾角是30,則電子的質(zhì)量是 ,穿透磁場(chǎng)的時(shí)間是 。解析:電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),只受洛侖茲力作用,故其軌跡是圓弧的一部分,又因?yàn)閒v,故圓心在電子穿入和穿出磁場(chǎng)時(shí)受到洛侖茲力指向交點(diǎn)上,如圖中的O點(diǎn),由幾何知識(shí)知,AB間圓心角30,OB為半徑。r=d/sin30=2d,又由r=mv/Be得m=2dBe/v又AB圓心角是30,穿透時(shí)間t=T/12,故t=d/3v。帶電粒子在長(zhǎng)足夠大的長(zhǎng)方形磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)要注意臨界條件的分析。如已知帶電粒子的質(zhì)量m和電量e,若要帶電粒子能從磁場(chǎng)的右邊界射出,粒子的速度v必須滿足什么條件?這時(shí)必須滿足r=mv/Be>d,即v>Bed/m.規(guī)律分析:有界磁場(chǎng)是指在局部空間存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng),帶電粒子從磁場(chǎng)外垂直進(jìn)入磁場(chǎng)后,經(jīng)歷一段勻速圓周運(yùn)動(dòng)后離開磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中的軌跡是一段圓弧。然后求解相關(guān)問題。解決這一類問題,首先根據(jù)題意大致畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,確定圓心和半徑是關(guān)鍵。然后利用半徑和周期等公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。圓心的確定:粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力總與v垂直并指向圓心,所以只要給出粒子在磁場(chǎng)中某兩點(diǎn)速度的方向,做垂線,交點(diǎn)即為圓心。(常取飛入點(diǎn)和飛出點(diǎn))。另外,圓心必在弦的中垂線上。半徑的確定:半徑的計(jì)算一般選用幾何知識(shí),常用相似三角形,直角三角形,正弦定理,余弦定理,三角函數(shù)等數(shù)學(xué)方法。飛行時(shí)間的計(jì)算: 注意:為在磁場(chǎng)中軌跡所對(duì)的圓心角。如果題目中以字母表示,一般默認(rèn)為弧度,則.有時(shí)也用弧長(zhǎng)與線速度的比。第二課時(shí)目標(biāo):直線邊界磁場(chǎng),圓邊界磁場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng),幾個(gè)重要的幾何關(guān)系。1. 如圖所示,在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上,有兩個(gè)質(zhì)量和電荷量均相同的正、負(fù)離子,從O點(diǎn)以相同的速度射入磁場(chǎng)中,射入方向均與邊界成角。若不計(jì)重力,關(guān)于正、負(fù)離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是( ) A、運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不相同B、重新回到邊界的速度大小和方向都相同C、重新回到邊界的位置與O點(diǎn)距離不相同D、運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同1直線邊界:飛入點(diǎn)和飛出點(diǎn)速度與邊界的夾角相等。yxBvvaO/例2在xoy坐標(biāo)系中,第一象限有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子從x軸上的P(a,0)點(diǎn)以速度v,沿與x正方向成60的方向射入第一象限,并恰好垂直于y軸射出第一象限。求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和射出點(diǎn)的坐標(biāo)。解:由射入、射出點(diǎn)的半徑可找到圓心O/,并得出半徑為;射出點(diǎn)坐標(biāo)為(0,)。111

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