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1、 金尺子教育 个性化教学辅导教案学科： 高二物理 任课教师：肖郁凡 授课时间：2014 年 5 月 18 日(星期 天 )姓名 袁伟胜 年级 高二 性别 课题 机械能与能源一教学目标1. 磁场对运动电荷的作用2. 带点粒子在磁场中的运动（质谱仪、回旋加速器的原理）3. 带电粒子在复合场中的运动难点重点磁场对运动电话的作用 、带电粒子在复合场中的运动课前检查作业完成情况：优 良 中 差 建议_课堂教学过程过程一、洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力电荷的定向移动形成电流，磁场对电流的作用力是对运动电荷作用力的宏观表现。推导：F 安 =B I L 推 导 f 洛 =q B v 垂直于磁场方向上
2、有一段长为 L 的通电导线，每米有 n 个自由电荷，每个电荷的电量为 q，其定向移动的速率为 v。在时间内有 vt 体积的电量 Q 通过载面，vt 体积内的电量 Q=nvtq导线中的电流 I= t= n v q 导线受安培力 F=B I L= Bn v qL (nL 为此导线中运动电荷数目)单个运动电荷 q 受力 f 洛 = 电 荷 数F= q Vb（1）洛伦兹力的大小：FqvB 当 vB 时， f 洛 最大，f 洛 = q B v (f B v 三者方向两两垂直且力 f 方向时刻与速度 v垂直)导致粒子做匀速圆周运动。当 v/ B 时，f 洛 =0 做匀速直线运动。当 v 与 B 成夹角时，
3、 (带电粒子沿一般方向射入磁场)，可把 v 分解为(垂直 B 分量 v ,此方向匀速圆周运动；平行 B 分量 v/,此方向匀速直线运动) 合运动为等距螺旋线运动。（2）洛伦兹力的方向 1.使用左手定则判定洛伦兹力方向：伸出左手，让姆指跟四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动方向（当是负电荷时，四指指向与电荷运 金尺子教育 动方向相反）则姆指所指方向就是该电荷所受洛伦兹力的方向说明：正电荷运动方向为电流方向(即四指的指向),负电运动方向跟电流方向相反.（3）洛伦兹力的特点洛伦兹力的方向一定既垂直于电荷运动的方向，也垂直于磁场方向即洛伦兹力的方向垂直于速度和磁场方向决定的
4、平面，同时，由于洛伦兹力的方向与速度的方向垂直，即洛伦兹力永远不做功1、 试判断图中各个带电粒子受洛伦兹力的方向、或带电粒子的电性、或带电粒子的运动方向2、 如图,一速度为 v，电荷量为 q 的正离子恰能直线飞过离子速度选择器，选择器中磁感应强度为 B，电场强度为 E，则（ ）A 若改为电荷量为-q 的离子（其他不变） ，将往上偏B 若改为速度为 2v 的离子，将往上偏C 若改为+2q 的离子将往下偏D 若改为 0.5v 将往下偏3、来自宇宙的质子流（宇宙射线中的一种） ，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入，地球周围的空间时将相对于预定点向（ ）A 东偏转 B 南偏转
5、 C 西偏转 D 北偏转二、带电粒子在磁场中的偏转1、带电粒子以一定的初速度与磁场方向垂直进入匀强磁场时的运动情况分析：由于洛伦兹力总是和粒子的运动方向垂直，对粒子不做功，它只改变粒子运动的方向，而不改变粒子的速率，所以粒子受到的洛伦兹力 F=qvB 的大小是恒定的且 F 的方向始终与 v 垂直，故这个力 F 充当向心力，因此，粒子的运动一定是匀速圆周运动。2、向心力由洛伦兹力提供 q B v = m R2 R = v T = = q（运动周期只与粒子的比荷 q/m 有关3质谱仪(1)构造：由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成.(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得 ，
6、粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动 ，由以上两式可得轨道半径、粒子的质量、比荷 金尺子教育 5回旋加速器(1)构造：D1D2 是半圆形的金属盒，D 形盒的缝隙处接交流电源，D 形盒处于匀强磁场中。(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相同，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过 D 形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地加速，由 ，得 ，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度 B 和 D 形盒半径 R 决定，与加速半径无关。 专题一: 洛仑兹力作用下的匀速圆周运动求解方法1、找圆心：因 f 洛 一定指向圆心，f 洛 v方法：任意两个 f 洛 的指向交点为圆心；2、求半径：由物理规律
7、求：q B v = m R2 R = qBmv；由图得出的几何关系式求半径3、求粒子的运动时间4、带电粒子在有界磁场中运动的极值问题4、质子（ ）和 粒子（ ）从静止开始经相同的电势差加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，则这两粒子的动能之比为 ，轨道半径之比为 ，周期之比 5、在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动如果又顺利垂直进入另一磁感应强度为原来的磁感应强度 2 倍的匀强磁场，则（）多选A 粒子的速率加倍，周期减半 B 粒子速率不变，轨道半径减半C 粒子的速率减半，轨道半径变为原来的 1/4 D 粒子速率不变，周期减半6、带电粒子的电荷与质量之比叫比荷，如图，带电粒子为钠离子，加速电
8、压 U=705V,磁感应强度为 B=0.385 T，轨道半径为 r=5cm，则钠离子的比荷是多少？7、如图，电容器两极板相距为 d,两端电压为 U，极板间匀强磁场为 B1，一束带正电的电荷量为 q 的粒子从图示方向射入，沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场 B2，结果分别打在 a、b 两点，两点间的距离为R，求打在两点的粒子质量差m 为多少？ 金尺子教育 8、如图在真空中，水平导线有恒定电流 I 通过，导线正下方的电子初速度方向与电流方向相同，则电子的可能运动情况为路径（ ）9、如图，一束电子以垂直于 AO 的速度 v 垂直射入磁感应强度 B，宽为 d 的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来
9、入射方向的夹角为 30，则电子的质量是 ，运动时间为10、 在一直角坐标系中有匀强磁场，在 O 点释放一速率为 v，质量为 m 电荷量为+q 的粒子（重力不计） ，释放时速度方向垂直于 B 的方向且与 x 轴成 30，则其第一次经过 y轴时，轨迹与 y 轴交点离 O 点距离为多少？11、如图，在一圆形区域内有两个方向相反且垂直于纸面的匀强电场，且 A2A4 与 A1A3的夹角为 60，质量为 m、电荷量为+q 的粒子以某一速度射向磁场，方向如图，随后以垂直于 A2A4 的方向经过圆心 O 进入 区域，最后再从 A4 处射出磁场，已知从射入到射出磁场所用时间为 t，求 区和 区中磁感应强度的大小
10、？（忽略粒子重力）12、如图半径为 r=0.1m 的圆形匀强磁场，磁感应强度 B=0.332 T,方向垂直纸面向里，在 O 处有一放射源，可向纸面的各个方向射出 m=6.6410(-27)Kg、v=3.2106 m/s、q=3.210(-19) C 的粒子,不计粒子的重力，求粒子在磁场中运动的最长时间？ 金尺子教育 专题二：带电粒子在复合场中的运动一、复合场及其特点这里所说的复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其中某两种场并存的场带电粒子在这些复合场中运动时，必须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用或其中某两种力的作用，因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要二、带电粒子在复合场电运动的基本分
11、析1当带电粒子在复合场中所受的合外力为 0 时，粒子将做匀速直线运动或静止2当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做变速直线运动3当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动4当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时，粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理三、电场力和洛仑兹力的比较1在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛仑兹力的作用2电场力的大小 FEq，与电荷的运动的速度无关；而洛仑兹力的大小f=Bqvsin,与电荷运动的速度大小和方向均有关3电场力的方向与电场的方向或相同
12、、或相反；而洛仑兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直4电场力既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛仑兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小5电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；洛仑兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能6匀强电场中在电场力的作用下，运动电荷的偏转轨迹为抛物线；匀强磁场中在洛仑兹力的作用下，垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧四、对于重力的考虑（1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就
13、应当考虑其重力（2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的。（3)对未知名的带电粒子其重力是否忽略又没有明确时，可采用假设法判断，假设重力计或者不计，结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确，否则假设错误1、如图，质量 m=1Kg、q=+510(-2) C 的小滑块，从半径 R=0.4m 的光滑绝缘圆弧轨道A 点滑下，已知 E=100V/m ,方向水平向右，B=1 T，方向垂直纸面向里，求（1）滑块到达 C 点的速度（2）在 C 点时滑块对轨道的压力（设轨道固定） 金尺子教育 2、质量为 m，带电量为 q 的液滴以速度 v 沿与水平成 45角斜向上进入正交的匀强电场和匀强磁场叠加区域，电场强
14、度方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，如图 11-4-20 所示液滴带正电荷，在重力、电场力及磁场力共同作用下在场区做匀速直线运动试求：（1）电场强度 E 和磁感应强度 B 各多大？（2）当液滴运动到某一点 A 时，电场方向突然变为竖直向上，大小不改变，不考虑因电场变化而产生的磁场的影响，此时液滴加速度多少？说明此后液滴的运动情况25如图 11-4-28 所示，在直角坐标 xoy 的第一象限中分布着指向-y 轴方向的匀强电场，在第四象限中分布着垂直纸面向里方向的匀强磁场，一个质量为 m、带电+q 的粒子（不计重力）在 A 点（0，3）以初速 v0120m/s 平行 x 轴射入电场区域，然后从电场区域进入磁场，又从磁场进入电场，并且只通过 x 轴上的 P 点（6，0）和 Q 点（8，0）各一次，已知该粒子的荷质比为 q/m=108C/kg（1）画出带电粒子在电场和磁场中的运动轨迹 （2）求磁感强度 B 的大小 （3）运动总时间如图所示，竖直平面 内存在水平向右的匀强电场，场强大小 E=10Nc，在 y0 的xOyBEAv图 11-4-20 金尺子教育 区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小 B=0.5T 一带电量、质量 的小球由长 的细线悬挂于 点小球可视为质点，0.2Cq0.4kgm0.4mlP现将小球拉至水平位置 A 无初速释放，小球运动到悬点
