3.6.1-带电粒子在匀强磁场中的运动上课讲义.doc

3.6.1带电粒子在匀强磁场中的运动精品文档精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除选修3-1第三章磁场3.6.1带电粒子在匀强磁场中的运动编号：15班级姓名2012.12.21【导学菜单】———我来预习一、带电粒子在匀强磁场中的运动[问题情境]图3太阳发射出的带电粒子以300～1000km/s的速度扫过太阳系，形成了“太阳风”．这种巨大的辐射经过地球时，地球的磁场使这些带电粒子发生偏转(如图3所示)，避免了地球上的生命受到带电粒子的辐射．当“太阳风”的带电粒子被地磁场拉向两极时，带电粒子的轨迹为什么呈螺旋形？1．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的原因是什么？2．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期分别与哪些因素有关？3．质谱仪的工作原理是什么？二、回旋加速器[问题情境]1．回旋加速器主要由哪几部分组成？2．回旋加速器的原理是怎样的？3．带电粒子经回旋加速器获得的速度与哪些物理量有关？【困惑扫描】———我来质疑例1图4所示为带电粒子(不计重力)在匀强磁场中的运动轨迹．中央是一块金属薄板，粒子穿过金属板时有动能损失．则()图4A．粒子带负电B．粒子的运动路径是abcdeC．粒子的运动路径是edcbaD．粒子在下半周的运动时间比上半周运动的时间长例2两个带异种电荷的粒子以同一速度从同一位置垂直磁场边界进入匀强磁场，如图6所示，在磁场中它们的轨迹均为半个圆周，粒子A的轨迹半径为r1，粒子B的轨迹半径为r2，且r2＝2r1，q1、q2分别是它们的电荷量．则A粒子带________电、B粒子带________电；它们的比荷之比为eq\f(q1,m1)∶eq\f(q2,m2)＝________；它们的运动时间之比为t1∶t2＝________.图6例3如图7所示，两块长度均为5d的金属板，相距d平行放置．下板接地，两板间有垂直纸面向里的匀强磁场．一束宽为d的电子束从两板左侧垂直磁场方向射入两板间．设电子的质量为m，电荷量为e，入射速度为v0.要使电子不会从两板间射出，求匀强磁场的磁感应强度B满足的条件．图7【过关窗口】———我来练习1．电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A．速率越大，周期越大B．速率越小，周期越大C．速度方向与磁场方向平行D．速度方向与磁场方向垂直2．带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹．图9所示是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少．下列说法正确的是()A．粒子先经过a点，再经过b点B．粒子先经过b点，再经过a点[来源:学.科.网]C．粒子带负电D．粒子带正电3．在回旋加速器中，带电粒子在D形盒内经过半个圆周所需的时间t与下列物理量无关的是()A．带电粒子的质量和电荷量B．带电粒子的速度C．加速器的磁感应强度D．带电粒子运动的轨道半径4．质子和α粒子分别经电压为2000V和4000V的电场加速后，进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动，则它们的周期比是()A．1∶2B．1∶1C．2∶1D．1∶4选修3-1第三章磁场3.6.2带电粒子在复合场中的运动编号：16班级姓名2012.12.25【导学菜单】———我来预习1．复合场一般是指电场、磁场和重力场并存，或其中两种场并存，或分区域存在．2．三种场力的特点(1)重力的方向始终竖直向下，重力做功与路径无关，重力做的功等于重力势能的减少量．[来源:学科网ZXXK](2)电场力的方向与电场方向相同或相反，电场力做功与路径无关，电场力做的功等于电势能的减少量．(3)洛伦兹力的大小和速度方向与磁场方向的夹角有关，方向始终垂直于速度v和磁感应强度B共同决定的平面．无论带电粒子做什么运动，洛伦兹力始终不做功．3．带电粒子在复合场中的运动规律及解决办法带电粒子在复合场中运动时，其运动状态是由粒子所受电场力、洛伦兹力和重力的共同作用来决定的，对于有轨道约束的运动，还要考虑弹力、摩擦力对运动的影响，带电粒子在复合场中的运动情况及解题方法如下：(1)若粒子所受的电场力、洛伦兹力和重力的合力为零，则粒子处于静止或匀速直线运动状态，应利用平衡条件列方程求解．(2)若粒子所受匀强电场的电场力和重力平衡，那么粒子在匀强磁场的洛伦兹力作用下有可能做匀速圆周运动，应利用平衡方程和向心力公式求解．(3)当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时，带电粒子所受洛伦兹力必不为零，且其大小和方向不断变化，但洛伦兹力不做功，这类问题一般应用动能定理求解．例1如图2所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，匀强电场的方向竖直向下，有一正离子恰能以速率v沿直线从左向右水平飞越此区域．下列说法正确的