1468高考物理二轮复习(全套教案)带电粒子在洛仑兹力作用下的运动.doc

带电粒子在洛仑兹力作用下的运动 教学目标 1 2．培养学生应用平面几何知识解决物理问题的能力． 3．进行理论联系实际的思想教育． 教学重点、难点分析 1 2．如何运用数学工具解决物理问题． 教学过程设计 教师活动 一、带电粒子在匀强磁场中运动规律 初速度力的特点运动规律 v=0f洛=0 V//Bf洛=0 V⊥Bf洛=Bqv v与B成θ角f洛=Bqv （090°） 学生活动 （由学生来填写内容） 1）以相同速率射入磁场；（2）以相同动量射入磁场；（3）以相同动能射入磁场． 解：因为带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所以 （1 （2 （3 通过例题1复习基本规律．由学生完成，注意公式变换．/PGN0187.TXT/PGN 二、解题思路及方法 圆运动的圆心的确定： 1 2．利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心 [例2]如图3-6-1所示，abcd为绝缘挡板围成的正方形区域，其边长为L，在这个区域内存在着磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．正、负电子分别从ab挡板中点K，沿垂直挡板ab方向射入场中，其质量为m，电量为e．若从d、P两点都有粒子射出，则正、负电子的入射速度分别为多少？（其中bP=L/4） 问题1 提问： 1 2．利用哪个三角形求解？ 学生自己求解． 把学生的解题过程和草图在实物展示台上展示、讲评． （1d点射出．Kd线段为圆轨迹上的一条弦，其中垂线与洛仑兹力方向延长线交点必为圆心，设该点为O1．其轨迹为小于1/4的圆弧． 解：如图3-6-2R1，则O1K=O1d=R1 由RtO1da可知： ? （2P点射出，KP为圆轨迹上的一条弦，其中垂线与洛仑兹力方向的交点必为圆心，设该点为O2，其轨迹为大于1/4圆弧．（如图3-6-2所示） 由RtKbP可知： [例3]一带电质点，质量为m，电量为q，以平行于Ox轴的速度v从y轴上的a点射入图3-6-3所示第一象限的区域．为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于Ox轴的速度v射出，可在适当的地方加一个垂直于xy平面、磁感应强度为B的匀强磁场．若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小半径．重力忽略不计． 提问： 1 2．带电质点在磁场中的运动轨迹有什么特点？ 3．在xy平面内什么位置加一个圆形磁场可使带电质点按题意运动？其中有什么样特点的圆形磁场为半径最小的磁场？常见错误： 加以aMbN连线交点为圆心的圆形磁场，其圆形磁场最小半径为R． 分析： 因为带电质点在ab两点速度方向垂直，所以带电质点在磁场中运动轨迹为1/4圆弧，O1为其圆心，如图3-6-4所示MN圆弧． 在xyMN连线为弦，且包含MN圆弧的所有圆形磁场均可使带电质点完成题意运动．其中以MN连线为半径的磁场为最小圆形磁场． 解：O2点，半径为r，则由图知： ? 小结：这是一个需要逆向思维的问题，同时考查了空间想象能力，即已知粒子运动轨迹，求所加圆形磁场的位置．考虑问题时，要抓住粒子运动特点，即该粒子只在所加磁场中做匀速圆周运动，所以粒子运动的1/4 [例4] 在真空中，半径为r=3×10-2m的圆形区域内，有一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B=0.2T，方向如图3-6-5所示，一带正电粒子，以初速度v0=106m/s的速度从磁场边界上直径ab一端a点处射入磁场，已知该粒子荷质比为q/m=108C/kg，不计粒子重力，则（1）粒子在磁场中匀速圆周运动的半径是多少？（2）若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转角，其入射时粒子的方向应如何（以v0与Oa的夹角θ表示）？最大偏转角多大？ 问题： 1 2．在图中画出粒子以图示速度方向入射时，在磁场中运动的轨迹图，并找出速度的偏转角．（放实物展示台展示） 3．讨论粒子速度方向发生变化后，粒子运动轨迹及速度偏转角的比． 分析：1）圆运动半径可直接代入公式求解． （23-6-6所示．由图分析知：弦ac是粒子轨迹上的弦，也是圆形磁场的弦． 因此，弦长的变化一定对应速度偏转角的变化，也一定对应粒子圆运动轨迹的圆心角的变化．所以当弦长为圆形磁场直径时，偏转角最大． 解：（1R，则 （23-6-6知：弦长最大值为 ab=2r=6×10-2m 设速度偏转角最大值为αmab连线夹角为θ，则 ? 当粒子以与ab37°斜向右上方入射时，粒子飞离磁场时有最大偏转角，其最大值为74°． 小结：本题所涉及的问题是一个动态问题，即粒子虽然在磁场中均做同一半径的匀速圆周运动，但因其初速度方向变化，使得粒子运动轨迹的长短和位置均发生变化，要会灵活运用平面几何知识去解决． 计算机演示：（12）随粒子入射速度方向的变化，粒子做匀速圆周运动的圆心的运动轨迹．其轨迹为以a点为圆心的一段圆弧． [例5] 如图3-6-7所示，很长的平行边界面M、N与N、P间距分别为L1、L2，其间分别有磁感应强度为B1与B2