第5章 微型专题5.pptx

[目标定位]
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.内容索引知识探究1.带电粒子在有界匀强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1所示)(2)平行边界(存在临界条件，如图2所示)(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图3所示)例1如图4所示，直线MN上方存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，质量为m、电荷量为－q(q>0)的粒子1在纸面内以速度v1＝v0从O点射入磁场，其方向与MN的夹角α＝30°；质量为m、电荷量为＋q的粒子2在纸面内以速度v2＝也从O点射入磁场，其方向与MN的夹角β＝60°.已知粒子1、2同时到达磁场边界的A、B两点(图中未画出)，不计粒子的重力及粒子间的相互作用.
(1)求两粒子在磁场边界上的穿出点A、B之间的
距离d.解析粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图所示，(2)求两粒子进入磁场的时间间隔Δt.例2直线OM和直线ON之间的夹角为30°，如图5所示，直线OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外.一带电粒子的质量为m，电荷量为q(q>0).粒子沿纸面以大小为v的速度从OM上的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角.已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场的出射点到两直线交点O的距离为例3如图6所示，一质量为m，带电荷量为＋q的粒子从A点以水平速度v0正对圆心O射进一圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面，磁感应强度大小为B.在磁场区域的正下方有一宽度为L的显示屏CD，显示屏的水平边界C、D两点到O点的距离均为L.粒子沿AO方向进入磁场，经磁场偏转恰好打在显示屏上的左边界C点.不计粒子重力.求：
(1)粒子在磁场中的运动半径r.解析粒子在磁场中做匀速圆周运动，(2)圆形磁场的方向及半径R.(3)改变初速度的大小，使粒子沿AO方向进入磁场后，都能打在显示屏上，求速度的范围.带电粒子在电场、磁场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：
(1)若初速度v0与电场线平行，粒子做匀变速直线运动；
(2)若初速度v0与电场线垂直，粒子做类平抛运动.
2.在磁场中运动：
(1)若初速度v0与磁感线平行，粒子做匀速直线运动；
(2)若初速度v0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：例4平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图7所示.一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动.Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍.粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等.不计粒子重力，问：
(1)粒子到达O点时速度的大小和方向；解析在电场中，粒子做类平抛运动，设Q点到x轴距离为L，到y轴距离为2L，粒子的加速度为a，运动时间为t，有
2L＝v0t ①设粒子到达O点时速度大小为v，由运动的合成有(2)电场强度和磁感应强度的大小之比.解析设电场强度为E，粒子电荷量为q，质量为m，粒子在电场中受到的电场力为F，由牛顿第二定律可得
F＝ma ⑧
又F＝qE ⑨设磁场的磁感应强度大小为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，所受的洛伦兹力提供向心力，有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.例5如图8所示，在地面附近有一个范围足够大的相互正交的匀强电场和匀强磁场.匀强磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直纸面向外，一质量为m、带电荷量为－q的带电微粒在此区域恰好做速度大小为v的匀速圆周运动.(重力加速度为g)
(1)求此区域内电场强度的大小和方向；(2)若某时刻微粒运动到场中距地面高度为H的P点，速度与水平方向成45°角，如图所示.则该微粒至少需要经过多长时间才能运动到距地面最高点？最高点距地面多高？解析如图所示，当微粒第一次运动到最高点时，α＝135°，达标检测1.(圆形磁场边界问题)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°，如图9所示，则该带