高中物理 带电粒子在匀强磁场中的运动教案 新人教版选修3.doc

带电粒子在匀强磁场中的运动：
确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法
1、物理方法：
作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。
2、物理和几何方法：
作出带电粒子在磁场中某个位置所受洛仑兹力，沿其方向的延长线与圆周上两点连线的中垂线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。
3、几何方法：
①圆周上任意两点连线的中垂线过圆心②圆周上两条切线夹角的平分线过圆心③过切点作切线的垂线过圆心

一：无界磁场中的运动
如图所示，一个带负电的粒子以速度v由坐标原点射入磁感应强度为B的匀强磁场中，速度方向与x轴、y轴均成45°。已知该粒子电量为-q，质量为m，则该粒子通过x轴和y轴的坐标分别是多少？

mv/qB－mv/qB

二：有界磁场中的运动：

双界磁场中的运动
6、如图所示，比荷为e/m的电子从左侧垂直于界面、垂直于磁场射入宽度为d、磁感受应强度为B的匀强磁场区域，要从右侧面穿出这个磁场区域，电子的速度至少应为（）
A、2Bed/mB、Bed/mC、Bed/(2m)D、Bed/m

【例3】电子自静止开始经M、N板间（两板间的电压为u）的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示。求匀强磁场的磁感应强度。（已知电子的质量为m，电量为e）

解析：电子在M、N间加速后获得的速度为v，由动能定理得：
mv2-0=eu
电子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r，则：
evB=m
电子在磁场中的轨迹如图，由几何得：

=
由以上三式得：B=

单界磁场中的运动：粒子从同一直线边界射入，再从这一边界射出时，速度与边界的夹角相等
O
B
S
v
θ
P
【例1】一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图中纸面向里。
（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离。
（2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，证明：直线OP与离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系是。

例3、如图3-6-2所示，在y<0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直平面并指向纸面外，磁感应强度为B．一带正电的粒子（不计重力）以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ．若粒子射出磁场的位置与O点的距离为，求该粒子的电荷量与质量之比q/m．
解析：洛伦兹力提供向心力Bqv=mv2/r……①
几何关系如图3-6-3所示，l/2=rsinθ……②
整理得q/m=2v0sinθ/lB……③

圆形磁场：在圆形磁场区域内，粒子沿径向射入，必沿径向射出
如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从A点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从B点射出，∠AOB=120°，则该带电粒子在磁场中运动的时间为_______
A．2πr/3v0 B．2πr/3v0
C．πr/3v0 D．πr/3v0