高中物理 第三章 磁場(chǎng) 3_6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案新人教版選修3-1

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3.6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 引導(dǎo)學(xué)生預(yù)測(cè)電子束的運(yùn)動(dòng)情況。 （1）不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束的徑跡； （2）加垂直紙面向外的磁場(chǎng)時(shí)，電子束的徑跡； （3）保持出射電子的速度不變，增大或減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，電子束的徑跡； （4）保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，增大或減小出射電子的速度，電子束的徑跡。 結(jié)論：當(dāng)帶電粒子的初速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做__________ 推導(dǎo)：一帶電量為q，質(zhì)量為m ，速度為v的帶電粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其半徑r和周期T為多大？。 總結(jié)：①粒子速度越大，軌跡半徑越大；磁場(chǎng)越強(qiáng)，軌跡半徑越小。 ②粒子運(yùn)動(dòng)的周期與粒子的速度大小無(wú)關(guān)。磁場(chǎng)越強(qiáng)，周期越短。 例1：一個(gè)帶電粒子在磁場(chǎng)力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，要想確定帶電粒子的電荷量與質(zhì)量之比，則只需要知道（ ） A.運(yùn)動(dòng)速度v和磁感應(yīng)強(qiáng)度B B.磁感應(yīng)強(qiáng)度B和運(yùn)動(dòng)周期T C.軌道半徑R和運(yùn)動(dòng)速度V D.軌道半徑R和磁感應(yīng)強(qiáng)度B 例2：氘核( )、氚核( )、氦核( )都垂直磁場(chǎng)方向入射同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求以下幾種情況下，它們軌道半徑之比及周期之比各是多少？（1）以相同速率射入磁場(chǎng)；（2）以相同動(dòng)能射入磁場(chǎng)． 二．帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法： 1. 圓心的確定 方法１： 方法2： 2. 半徑的確定： 3. 確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間： 二．有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的幾何結(jié)論： 1.粒子從一直線(xiàn)邊界射入磁場(chǎng)后，又從同一邊界射出， 2.速度偏向角φ，圓心角α和弦切角θ的關(guān)系， 3.在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子， 例3： 正負(fù)電子垂直于磁場(chǎng)方向，并與直線(xiàn)邊界成θ=30角射入磁場(chǎng)，且速度之比為2:1，如圖所示，不計(jì)重力，則正負(fù)電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為 , 運(yùn)動(dòng)周期之比為 ，運(yùn)動(dòng)半徑之比為 。 例4：如圖所示，一帶正電粒子質(zhì)量為m，帶電量為q，從隔板ab上一個(gè)小孔P處與隔板成45角垂直于磁感線(xiàn)射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，粒子初速度大小為v，則 ： (1)粒子經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間再次到達(dá)隔板？ (2)到達(dá)點(diǎn)與P點(diǎn)相距多遠(yuǎn)？（不計(jì)粒子的重力） : 課后鞏固： 1、關(guān)于帶電粒子所受洛侖茲力f、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和粒子速度v三者之間的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A、f、B、v三者必定均相互垂直 B、f必定垂直于B、v，但B不一定垂直v C、B必定垂直于f，但f不一定垂直于v D、v必定垂直于f，但f不一定垂直于B 2、（多選）有關(guān)電荷受電場(chǎng)力和洛侖茲力的說(shuō)法中，正確的是（ ） A、電荷在磁場(chǎng)中一定受磁場(chǎng)力的作用 B、電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力的作用 C、電荷受電場(chǎng)力的方向與該處電場(chǎng)方向垂直 D、電荷若受磁場(chǎng)力，則受力方向與該處磁場(chǎng)方向垂直 3. 一個(gè)電子穿過(guò)某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則 （ ） A．此空間一定不存在磁場(chǎng) B．此空間可能有方向與電子速度平行的磁場(chǎng) C．此空間可能有磁場(chǎng) ，方向與電子速度垂直 D．以上說(shuō)法都不對(duì) 第4題 4.如圖所示，帶電粒子所受洛倫茲力方向垂直紙面向外的是 （ ） 5.如圖所示，空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束電子流以初速v從水平方向射入，為了使電子流經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)時(shí)不偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力），則在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)必須同時(shí)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小與方向應(yīng)是　　　　　　　 （ ） A．B/v，方向豎直向上　　　　　　　B．B/v，方向水平向左 C．Bv，垂直紙面向里　　　　　　　 D．Bv，垂直紙面向外 第6題 6.如圖所示，一帶負(fù)電的滑塊從粗糙斜面的頂端滑至底端時(shí)的速率為v,若加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并保證滑塊能滑至底端，則它滑至底端時(shí)的速率 （ ） A．變大 B．變小 C．不變 D．條件不足，無(wú)法判斷 第7題 7．電子束以一定的初速度沿軸線(xiàn)進(jìn)入螺線(xiàn)管內(nèi)，螺線(xiàn)管中通以方向隨時(shí)間而周期性變化的電流，如圖所示，則電子束在螺線(xiàn)管中做　　（　 ?。　? A．勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)　　　　　 B．勻速圓周運(yùn)動(dòng) C．加速減速交替的運(yùn)動(dòng)　　 D．來(lái)回運(yùn)動(dòng) 8、如圖所示，絕緣劈兩斜面光滑且足夠長(zhǎng)，它們的傾角分別為、（＜)處在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將質(zhì)量相等，帶等量異種電荷的小球A和B同時(shí)從兩斜面的頂端由靜止釋放，不考慮兩電荷之間的庫(kù)侖力，則（ ） A、在斜面上兩球做勻加速運(yùn)動(dòng)，且aA＜aB B、在斜面上兩球都做變加速運(yùn)動(dòng) C、兩球沿斜面運(yùn)動(dòng)的最大位移sA＜sB D、兩球沿斜面運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tA＜tB 第9題 9在用陰極射線(xiàn)管研究磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用的實(shí)驗(yàn)中，將陰極射線(xiàn)管的A、B兩極連在高壓直流電源的正負(fù)兩極上．從A極發(fā)射出電子，當(dāng)將一蹄形磁鐵放置于陰極射線(xiàn)管兩側(cè)，顯示出電子束的徑跡如圖所示，則陰極射線(xiàn)管的A極應(yīng)接在電源的　 　 極上(選填“正”或“負(fù)”)；蹄形磁鐵的C端為　 　極(選填“N”或“S”)。 10、有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1.2T，方向由南指向北，如有一質(zhì)子沿豎直向下的方向進(jìn)入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)作用在質(zhì)子上的力為9.610-14N，則質(zhì)子射入時(shí)速度為多大？將在磁場(chǎng)中向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？ 第11題 11.質(zhì)量為0.1g的小物塊帶有510-4C的電荷,放在傾角為300且足夠長(zhǎng)的光滑絕緣的斜面上,整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示.物塊由靜止下滑,滑到某個(gè)位置時(shí)離開(kāi)斜面,求: ⑴物塊帶何種電荷? ⑵物塊剛離開(kāi)斜面時(shí)的速度多大? ⑶ 物塊從靜止到剛離開(kāi)斜面的過(guò)程中做什么運(yùn)動(dòng),斜面至少多長(zhǎng)?