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江苏省东台市高中物理 第三章 磁场 363 带电粒子在匀强磁场中的运动(三)导学案新人教版选修3-1

 版权申诉  doc 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 (三)班级 姓名 , 1课时 使用时间一.学习目标1.学会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式、周期公式,并会用它们解答有关问题。2.掌握带电粒子在磁场中的运动问题的解题方法,会分析多解问题、临界问题、极值问题。重点: 带电粒子在磁场中的运动问题难点: 带电粒子在磁场中的运动问题二、自学检测1.当带电粒子的速度方向与磁场方向平行时,带电粒子所受洛伦兹力F=0 ,粒子做 运动.2.当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时,带电粒子所受洛伦兹力F=qvB ,粒子在匀强磁场中做 运动,半径为r= ,周期为T= .三.合作探究一、安培力作用下导体的平衡1.通电导线在磁场中会受到安培力作用,由于安培力的方向与电流的方向、磁场的方向之间存在着较复杂的空间方位关系,因此要求学生有较强的空间想像力,并且善于把立体图改画成平面图.将此类题目处理好要注意两点:(1)分析安培力的方向应牢记安培力方向既跟磁感应强度方向垂直又跟电流方向垂直;(2)画出导体受力的平面图.2.安培力与以前各章节知识均能综合到一起,其分析和解决问题的方法与力学方法相同,只不过是在分析受力时再加一种安培力而已.例1 如图1所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长为L,质量为m,水平放在导轨上.当回路总电流为I1时,金属杆正好能静止.求:(1)这时B至少多大?B的方向如何?(2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止?二、“磁偏转”与“电偏转”的区别所谓“电偏转”与“磁偏转”是分别利用电场和磁场对运动电荷施加作用,从而控制其运动方向,但电场和磁场对电荷的作用特点不同,因此这两种偏转有明显的差别.例2 如图2所示,在虚线所示宽度范围内,用场强为E的匀强电场可使初速度是v0的某种正离子偏转θ角.在同样宽度范围内,若改用方向垂直纸面向外的匀强磁场,使该离子穿过该区域,并使偏转角也为θ,(不计离子的重力)求:(1)匀强磁场的磁感应强度是多大?(2)离子穿过电场和磁场的时间之比是多大?三、带电粒子在复合场中的运动1.正确分析带电粒子(带电体)的受力特征带电粒子(带电体)在磁场中所受的洛伦兹力会随速度的变化而变化,而洛伦兹力的变化可能会引起带电粒子(带电体)运动情况的变化,因此应把带电粒子(带电体)的运动情况和受力情况结合起来分析,通过正确的受力分析和运动情况分析,明确带电粒子(带电体)的运动过程和运动性质,选择恰当的运动规律解决问题.2.灵活选用力学规律(1)当带电粒子(带电体)在复合场中做匀速运动时,就根据平衡条件列方程求解.(2)当带电粒子(带电体)在复合场中做匀速圆周运动时,往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程求解.(3)当带电粒子(带电体)在复合场中做非匀变速曲线运动时,常选用动能定理或能量守恒定律列方程求解.例3 如图3所示,直角坐标系位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的方向垂直xOy平面向外,电场线方向平行于y轴.一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点以水平速度v0向右抛出,与x轴成45°角经x轴上M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从坐标原点第一次离开电场和磁场.不计空气阻力,重力加速度为g.求:(1)电场强度E的大小和方向;(2)磁感应强度的大小.【当堂训练】1. 如图4所示,光滑绝缘轨道ABP竖直放置,其轨道末端切线水平,在其右侧有一正交的匀强电场、匀强磁场区域,电场竖直向上,磁场垂直纸面向里.一带电小球从轨道上的A点由静止滑下,经P点进入场区后,恰好沿水平方向做直线运动.则可判定 (  )A.小球带负电 B.小球带正电C.若小球从B点由静止滑下,进入场区后将立即向上偏D.若小球从B点由静止滑下,进入场区后将立即向下偏2.如图5所示,有一磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场,一束电子流以初速度v从水平方向射入,为了使电子流经过磁场时不偏转(不计重力),则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场,这个电场的场强大小和方向是(  )A.B/v,竖直向上 B.B/v,水平向左C.Bv,垂直于纸面向里 D.Bv,垂直于纸面向外3.如图6,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′,并处于匀强磁场中,当导线中通以沿x轴正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为 (  )A.沿z轴正方向,tan θ B.沿y轴正方向,C.沿z轴负方向,tan θ D.沿悬线向上,sin θ4.带电粒子的质量m=1.7×10-27 kg,电荷量q=1.6×10-19 C,以速度v=3.2×106 m/s沿垂直于磁场同时又垂直于磁场边界的方向进入匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B=0.17 T,磁场的宽度L=10 cm,如图7所示.(1)带电粒子离开磁场时的速度多大?(2)带电粒子在磁场中运动多长时间?(3)带电粒子在离开磁场时偏离入射方向的距离d为多大?(g取10 m/s2)四、检测清盘1.如图1所示,一水平导线通以电流I,导线下方有一电子,初速度方向与导线平行,关于电子的运动情况,下述说法中正确的是(  )A.沿路径a运动,其轨道半径越来越大B.沿路径a运动,其轨道半径越来越小C.沿路径b运动,其轨道半径越来越小D.沿路径b运动,其轨道半径越来越大2.如图2所示,一圆形区域内存在匀强磁场,AC为直径,O为圆心,一带电粒子从A沿AO方向垂直射入磁场,初速度的大小为v1,从D点射出磁场时的速率为v2,则下列说法中正确的是(粒子重力不计)(  )A.v2>v1,v2的方向的反向延长线必过圆心B.v2=v1,v2的方向的反向延长线必过圆心C.v2>v1,v2的方向的反向延长线可能不过圆心D.v2=v1,v2的方向的反向延长线可能不过圆心3.如图3所示,在xOy平面内,匀强电场的方向沿x轴正向,匀强磁场的方向垂直于xOy平面向里.一电子在xOy平面内运动时,速度方向保持不变.则电子的运动方向沿(  )A.x轴正向 B.x轴负向C.y轴正向 D.y轴负向4.三个完全相同的小球a、b、c带有相同电量的正电荷,从同一高度由静止开始下落,当落下h1高度后a球进入水平向左的匀强电场,b球进入垂直纸面向里的匀强磁场,如图4所示,它们到达水平面上的速度大小分别用va、vb、vc表示,它们的关系是 (  )A.va>vb=vc B.va=vb=vcC.va>vb>vc D.va=vb>vc5.如图5所示,一束电子以不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场,下列判断正确的是 (  )A.电子在磁场中运动的时间越长,其轨迹越长B.电子在磁场中运动的时间越长,其轨迹线所对应的圆心角越大C.在磁场中运动时间相同的电子,其轨迹一定重合D.电子的速率不同,它们在磁场中运动的时间一定不相同6.如图6所示,质量为m,带电荷量为q的小球从P点静止释放,下落一段距离后进入正交的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向左,磁场方向垂直纸面向里,则小球在通过正交的电场和磁场区域时的运动情况是 (  )A.一定做曲线运动B.轨迹一定是抛物线C.可能做匀速直线运动D.可能做匀加速直线运动五.学有所得










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