《2019-2020学年高中物理第3章磁场学案粤教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理第3章磁场学案粤教版选修3-1（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、本套资源目录2019_2020学年高中物理第3章磁场习题课4带电粒子在磁场或复合场中的运动学案粤教版选修3_12019_2020学年高中物理第3章磁场章末复习课学案粤教版选修32019,2020学年高中物理第3章磁场第1节我们周围的磁现象第2节认识磁场学案粤教版选修3_12019_2020学年高中物理第3章磁场第3节探究安培力学案粤教版选修3_12019_2020学年高中物理第3章磁场第4节安培力的应用学案粤教版选修3_12019_2020学年高中物理第3章磁场第5节研究洛伦兹力学案粤教版选修3_12019_2020学年高中物理第3章磁场第6节洛伦兹力与现代技术学案粤教版选修3 1习题课4带电
2、粒子在磁场或复合场中的运动 学习目标 1.掌握带电粒子在磁场中运动问题的分析方法，会分析带电粒子在有界磁 场 中 的 运 动.2.会分析带电粒子在复合场中的运动问题.合作探究 及重维HEZUCTAZJIU GCN3ZHCNGNAN区 多 点1带电粒子在有界磁场中的运动1.带电粒子在有界磁场中的圆周运动的几种常见情形（1）直线边界（进出磁场具有对称性，如图所示）（2）平行边界（存在临界条件，如图所示）圆形边界（沿径向射入必沿径向射出，如图所示），-X/XX、2.带电粒子在有界磁场中运动的临界问题带电粒子在有界磁场中运动，往往出现临界条件，可以通过对轨迹圆放大的方法找到相切点如图（c）所示.注意找
3、临界条件，注意挖掘隐含条件.【例 1】（多选）如图所示，左右边界分别为外、Q Q 的匀强磁场的宽度为4磁感应强度大小为况方向垂直纸面向里，一个质量 为 以 电 荷 量 为 g 的微观粒子，沿图示方向以速度出垂直射入磁场，粒子重力不计，欲使粒子不能从边界0。射出，粒子入射速度跖的最大值可能是（）A.B qdmB.(2+/)B qdmC.(2-啦)B qdm由B qdU，2mBC 粒子射入磁场后做匀速圆周运动，由知，粒子的入射速度冏越大，不越大，当粒子的径迹和边界制相切时，粒子刚好不从W射出，此时其入射速度”应为最大,若粒子带正电，其运动轨迹如图甲所示（此时圆心为0点），容易看出尼s i n 4
4、5 +d=R,将 用=代 入 上 式 得%=（2+嫄）丝B正确；若粒子带负电，其运动径迹如图乙所示（此时 圆 心 为 点），容易看出此+是c o s 4 5。=d,将兄=”代入上式得=（2-斓）Bqd,qB mC正确.1.如图所示，在一边长为，的正方形区域内，存在垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为以电荷量为+g的带电粒子从4 7边的中点。处以速度跖垂直4 6边进入磁场做圆周运动，则下列关于粒子运动的说法中正确的是（）A-1 Dx x x x x x xX X X X X X X-X X X X X X XopX X X X X X XX X X X X X X|X X X X X X X IBC
5、A.若带电粒子恰能从点飞出磁场，则粒子作圆周运动的半径应为,dB.若带电粒子恰能从点飞出磁场，则该匀强磁场的磁感应强度应为受C.若减小该匀强磁场的磁感应强度8,则该带电粒子在磁场中运动的时间将变长D.若使带电粒子进入磁场的初速度g 增大，则粒子在该磁场中做圆周运动的周期也将变大A 粒子在磁场中做匀速圆周运动，若带电粒子恰能从点飞出磁场，其运动轨迹如图所示.BC设轨迹半径为r,则有5(f+(i-0.5=/；则 r=p,故 A正 确.根 据 7 抽?=错误!得 4 错误!=错误!，故 B错误.若减小该匀强磁场的磁感应强度6,由 7=今知粒子圆周运动的周期7 变大.由qBm v0口轨迹半径变大，轨迹
6、对应的圆心角0变小，根 据 =行 7 知该带电粒子在磁场中运动的时间不一定变长，故 C错 误.由 7=经知粒子圆周运动的周期7 与初速度无关，则知qB若使带电粒子进入磁场的初速度外增大，周期不变，故 D错 误.故 选 A.M点2)带电粒子在组合场中的运动带电粒子在电场、磁场的组合场中的运动是指粒子从电场到磁场、或从磁场到电场的运动.通常按时间的先后顺序分成若干个小过程，在每一运动过程中从粒子的受力性质、受力方向和速度方向的关系入手，分析粒子在电场中做什么运动，在磁场中做什么运动.(1)在电场中运动若初速度的与电场线平行，粒子做匀变速直线运动；若初速度钝与电场线垂直，粒子做类平抛运动.(2)在磁
7、场中运动若初速度与磁感线平行，粒子做匀速直线运动；若初速度外与磁感线垂直，粒子做匀速圆周运动.(3)解决带电粒子在组合场中的运动问题，所需知识如下：r H匀 变 速 直 线 网 空牛顿运动定律、运动学公式带电粒子在组合场中的运动电场中磁场中T 动能定施|类平抛运动|犍一|匀速直线运动T 匀速圆周运动卜厂|常规分解法|7 特殊分解法T功能关系|平衡条件F6=0 匀速直线运动公式解 法 圆 周 运 动 公 式、牛顿运一动定律及几何知识 例2 一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场，其在X a平面内的截面如图所示：中间是磁场区域，其边界与y轴垂直，宽度为/,磁感应强度的大小为反方向垂直 于X a
8、平面；磁场的上、下两侧为电场区域，宽 度 均 为,电场强度的大小均为6,方向均沿“轴正方向；以N为条状区域边界上的两点，它们的连线与y轴平行.一带正电的粒子以某一速度从，点 沿y轴正方向射入电场，经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出.不计重力.(1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹;(2)求该粒子从4点入射时速度的大小;若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为已求该粒子的比荷及其从材点运动到N点的时间.思路点拨：(D带电粒子在电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动.(2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的速度是从下方电场中射出的末速度.(3)因电场和磁场的
9、分布具有对称性，带电粒子的运动轨迹也具有对称性.解析(1)粒子运动的轨迹如图甲所示.(粒子在电场中的轨迹为抛物线，在磁场中为圆弧，上下对称)(2)粒子从电场下边界入射后在电场中做类平抛运动.设粒子从点射入时速度的大小为”,在下侧电场中运动的时间为t,加速度的大小为a；粒子进入磁场的速度大小为火方向与电场方向的夹角为见图乙)，速度沿电场方向的分量为人根据牛顿第二定律有qE=ma式 中 0 和卬分别为粒子的电荷量和质量.由运动学公式有v=at r =vQt V =vcos 0 粒子在磁场中做匀速圆周运动，设其运动轨道半径为R 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得qvBiir由几何关系得7=2/?c os
10、 0联立式得2E1氏=n(3)由运动学公式和题给数据得JTVl=VQCOt 6联立式得q设粒子由 点运动到N 点所用的时间为，则t=2 tJI JI2 (5F2冗式 中 T是粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期.由弋 得t，=坦(1+8)t k十1 8,八 答案（1）图 见 解 析（2）福2F14皿 .且 g 昱&4/+1 8 1)规 律 方 法“电偏转”与“磁偏转”的比较垂直电场线进入匀强电场（不计重力）垂直磁感线进入匀强磁场（不计重力）受力情况电场J力 握=q E,其大小、方向不变，与速度V无关，修,是恒力洛伦兹力片=。4,其大小不变，方向随y而改变，片是变力轨迹抛物线圆或圆的一部分匐，王纾
11、不 父 押；运动轨迹叫、1、y 10求解方法利用类平抛运动的规律求解vx=V o,X=VatqEVv=*tmy工变.厂2 m偏 转 角0,K r qEttan O vx m vQ i mv半径尸 事周期qB偏移距离y和偏转角。要结合圆的几何关系利用圆周运动规律讨论求解运动时间Xt=%0 6 nlt=-T=-2 n Bq2.如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U,带电粒子以某一初速度外沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场（不计重力），则粒子射入磁场和射出磁场的双A两点间的距离d随着和的的变化情况有（）A.d 随的增大而增大，d 与无关B.d
12、 随%增大而增大，随增大而增大C.d 随增大而增大，d与的无关D.d 随“增大而增大，,随增大而减小V n mvA 设带电粒子射出电场时速度的偏转角为0,如图所示，有 cos 0=,又R=不v Bq.mv 2mvo _ _ 一.而 d=2Acos 9=2-cos 8=,A 正确.Bq BqM：X x带电粒子在叠加场中的运动1,带电粒子在叠加场中的运动一般有两种情况：(1)直线运动：如果带电粒子在叠加场中做直线运动，一定是做匀速直线运动，合力为零.(2)圆周运动：如果带电粒子在叠加场中做圆周运动，一定是做匀速圆周运动，重力和电场力的合力为零，洛伦兹力提供向心力.2.处理带电粒子在叠加场中的运动问
13、题的基本思路(1)弄清叠加场的组成.(2)进行受力分析，确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合.(3)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律.当带电粒子在叠加场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解.当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时，一定是电场力和重力平衡，洛伦兹力提供向心力，应用平衡条件和牛顿运动定律分别列方程求解.当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解.【例 3】如图所示，两块相同的金属板.，邮、网平行倾斜放置，与水平面的夹角为45,两金属板间的电势差为，网板电势高于，脚板，且柳V、加之间分布有方向与纸面垂直的匀强磁场.一质量为0、带电量为夕的
14、小球从图板的P 端以速度的竖直向上射入，恰好沿直线从,打板的N端射出，重力加速度为&求:N(1)磁感应强度的大小和方向；(2)小球在金属板之间的运动时间.解析(1)小球在金属板之间只能做匀速直线运动，受 重 力 G，电场力9电和洛伦兹力 f,尸电的方向与金属板垂直，由左手定则可知f的方向沿水平方向，受力如图，三力合力为零，故小球带正电，金属板肠V、图之间的磁场方向垂直纸面向外，其 中qvoB m gtan可得T(2)小球在运动的过程中由于洛伦兹力不做功，只有电场力与重力做功，设 A P 之间的高度为方，则由动能定理可得9 万侬力=0 0,又/l=Vot,解 得t=qUn igvl 答案(1)整
15、 垂 直 纸 面 向 外(2)包。的 m gvo3.如图所示，空间存在竖直向上的匀强电场和水平的匀强磁场(垂直纸面向里).一带正电小球从。点静止释放后，运动轨迹为图中所示，其中？为运动轨迹中的最高点，Q为 与。同一水平高度的点.下列关于该带电小球运动的描述，正 确 的 是()A.小球在运动过程中受到的磁场力先增大后减小B.小球在运动过程中电势能先增加后减少C.小球在运动过程中机械能守恒D.小球到。点后将沿着Q。轨迹回到。点A 小球由静止开始运动，可知电场力大于重力，在运动的过程中，洛伦兹力不做功，电场力和重力的合力先做正功，后做负功，根据动能定理知，小球的速度先增大后减小，则小球受到的磁场力先
16、增大后减小，故 A正确.小球在运动的过程中，电场力先做正功，再做负功，则电势能先减小后增加，故 B错误.小球在运动的过程中，除重力做功以外，电场力也做功，机械能不守恒，故 C错误.小球到0 点后，有可能重复之前的运动，不 会 沿 着 轨 迹 回 到。点，故 D错 误.当堂达标。同 双基DAZGTAZGDABIACGUSHUANGJI1 .（多选）在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内电子可能沿水平方向向右做直线运动的是（）Ex x j?xXXXXXXAB C 由力与运动的关系可知，电子若向右做直线运动，所受合外力的方向或向左，或向右，或合外力为零.A项中，电子受到的电场力向左，洛伦兹力向下，A错；B项中，电子不受洛伦兹力，电场力向左，B对；C项中，电子受到的电场力向上，洛伦兹力向下，如果两力平衡，符合题意，C对；D项中，电子受到的电场力和洛伦兹力都向上，D错.2 .如图，半径为的半圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场.一质量为勿、带电量为十（7 且不计重力的粒子，以速度/沿与半径如夹角0=3 0 的方向从，点垂直磁场射入，最后粒子垂直于，磔 射出，则磁感应强度的大小为（）mvA.q
