天津市武清区杨村第四中学高三物理复习课件：第2讲磁场对运动电荷的作用.ppt

1.圆心的确定 ?方法概述 (1)基本思路:与速度方向垂直的直线和图中弦的中垂线一定过圆心. 知识建构 技能建构 (2)两种情形 ①已知入射方向和出射方向时,可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线,两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图甲所示,图中P为入射点,M为出射点). ②已知入射点和出射点的位置时,可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其中垂线,这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图乙,P为入射点,M为出射点). 知识建构 技能建构 ③带电粒子在不同边界磁场中的运动 a.直线边界（进出磁场具有对称性，如图） 知识建构 技能建构 b.平行边界（存在临界条件，如图） 知识建构 技能建构 c.圆形边界（沿径向射入必沿径向射出，如图） 知识建构 技能建构 2.半径的确定 用几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小. 3.运动时间的确定 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θ时,其运动时间t=?T=?. 若知道弧长l,则可由t=?=?T计算出时间. 知识建构 技能建构 (1)画轨迹:即确定圆心,几何方法求半径并画出轨迹. 4.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法——三步法 (2)找联系:轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系,偏转角度与圆心角、运动时间相联系,在磁场中运动的时间与周期相联系. 知识建构 技能建构 (3)用规律:即利用牛顿第二定律和圆周运动的规律,特别是周期公式、半径公式. 三、有关洛伦兹力的多解问题 知识建构 技能建构 ? 例3　如图甲所示,在x轴下方有匀强磁场,磁感应强度大小为B, 方向垂直于xOy平面向外.P是y轴上距原点为h的一点,N0为x轴上距原点为a的一点.A是一块平行于x轴的挡板,与x轴的距离为?,A的中 点在y轴上,长度略小于?.带点粒子与挡板碰撞前后,x方向的分速度 不变,y方向的分速度反向、大小不变.质量为m,电荷量为q(q0)的粒子从P点瞄准N0点入射,最后又通过P点.不计重力.求粒子入射速度的所有可能值. 甲 知识建构 技能建构 【名师点金】本题为单边界磁场问题,解答本题时可按以下思路分析: 按时间顺序,电荷运动为匀速直线运动→匀速圆周运动→射出磁场(注意出射方向与入射方向的关系)→在A上发生反射→……→射出磁场通过P点;空间关系:电荷每次在磁场中的运动轨迹形状都相同,但都是沿-x方向平移相同的距离. 知识建构 技能建构 【规范全解】设粒子的入射速度为v,第一次射出磁场的点为N0,与板碰撞后再次进入磁场的位置为N1,粒子在磁场中运动的轨道半径为R,有R=? 粒子速率不变,每次进入磁场与射出磁场位置间距离x1保持不变有x1=N0N0=2Rsin θ 乙 知识建构 技能建构 知识建构 技能建构 【答案】v0=?,n=0; v1= ?,n=1; v2=? ,n=2 知识建构 技能建构 1.带电粒子电性不确定 受洛伦兹力作用的带电粒子,可能带正电,也可能带负电,当粒子具有相同速度时,正负粒子在磁场中运动轨迹不同,导致多解.如图甲带电粒子以速率v垂直进入匀强磁场,若带正电,其轨迹为a,若带负电,其轨迹为b. ?方法概述 知识建构 技能建构 2.磁场方向不确定形成多解 甲 乙 知识建构 技能建构 3.临界状态不唯一形成多解 丙 知识建构 技能建构 4.运动的往复性形成多解 带电粒子在部分是电场,部分是磁场的空间运动时,运动往往具有往复性,从而形成多解.如图丁所示. 丁 注意：要充分考虑带点粒子的电性、磁场方向、轨迹及临界条 件的多种可能性，画出其运动轨迹，分阶段、分层次地求解. 知识建构 技能建构 变式训练2　如图甲所示,在NOQ范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场区域Ⅰ,在MOQ范围内有垂直于纸面向外的匀强磁场区域Ⅱ,M、O、N在一条直线上,∠MOQ=60°.这两个区域磁场的磁感应强度大小均为B.离子源中的离子(带电荷量为+q,质量为m)通过小孔O1进入极板间电压为U的加速电场区域(可认为初速度为零),离子经电场加速后通过小孔O2射出,从接近O点处进入磁场区域Ⅰ.离子进入磁场的速度垂直于磁场边界MN,也垂直于磁场.不计离子的重力. 甲 知识建构 技能建构 (1)当加速电场极板电压U=U0时,求离子进入磁场中做圆周运动的半径R. 知识建构 技能建构 (2)在OQ上有一点P,P点到O点距离为L,当加速电场极板电压U取哪些值,才能保证离子通过P点. 【规范全解】(1)离子在电场中加速时,根据动能定理 U0q=?m?-0 离子在磁场中运动时,洛伦兹力提供向心力qv0B=m? 解得:R=??. 乙 知识建构 技能建构 (