20162017年度学年人教选修31第三章第五节运动电荷在磁场中受到地力学案.doc
《20162017年度学年人教选修31第三章第五节运动电荷在磁场中受到地力学案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《20162017年度学年人教选修31第三章第五节运动电荷在磁场中受到地力学案.doc(8页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、课堂探究课堂探究探究一探究一 带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题导引问题导引同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场,其运动轨迹如图所示,观察图片,请思考:(1)带电粒子进入磁场的速度值有几个?这些速度的大小关系是怎样的?(2)三束粒子从 O 点出发分别到达 1、2、3 点所用时间的关系如何?提示:带电粒子进入磁场时分成三个不同的轨迹,所以速度应有三个值;轨迹半径越大的,对应的粒子的速度也大;粒子在磁场中都运动了半个周期,运动时间应相等名师精讲名师精讲1做匀速圆周运动时的半径和周期质量为 m,电荷量为 q,速率为 v 的带电粒子,在磁感应强度为 B 的匀
2、强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即 qvB,可得半径公式 r.再由 T2m rm qB得,周期公式 T.2r 2m qB特别提醒特别提醒 带电粒子(不计重力)以一定的速度 v 进入磁感应强度为 B 的匀强磁场时的运动轨迹:(1)当 vB 时,带电粒子将做匀速直线运动;(2)当 vB 时,带电粒子将做匀速圆周运动;(3)当带电粒子斜射入磁场时,带电粒子将沿螺旋线运动【例 1】 质子(p)和 粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,轨道半径分别为 Rp和 R,周期分别为 Tp和 T,下列选项正确的是( )ARpR12,TpT12BRpR11,TpT11CRpR11,TpT12D
3、RpR12,TpT11解析:解析:由 qvB得,R,而 m4mp,q2qp,故 RpR12,又 T2m Rm qB,故 TpT12.选项 A 正确2m qB答案:答案:A题后反思题后反思 半径公式、周期公式的应用规律(1)熟练掌握粒子在匀强磁场中做圆周运动的轨道半径和周期公式(2)比例法是解物理问题的有效方法之一使用的程序一般是根据研究对象的运动过程确定相应的物理规律,根据题意确定运动过程中的恒量,分析剩余物理量之间的函数关系,建立比例式求解2带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的处理方法在研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律时,着重把握“一找圆心,二找半径,三找周期或时间”的方法(1
4、)圆心和半径的确定:带电粒子进入一个有界磁场后的轨道是一段圆弧,如何确定圆心是解决问题的前提,也是解题的关键首先,应有一个最基本的思路:即圆心一定在与速度方向垂直的直线上在实际问题中圆心位置的确定,通常有两个方法:已知入射方向和出射方向时,可以通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线,两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图甲所示,图中 P 为入射点,M 为出射点)已知入射方向和出射点的位置时,可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其中垂线,这两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图乙所示,P 为入射点,M 为出射点)说明:具体问题应具体分析,不同题目中关于圆心位置的确定
5、方法不尽相同,以上只是给出了确定圆心位置的最基本方法圆心确定,画出轨迹图,由几何关系确定圆周运动的半径(2)时间的确定:粒子在磁场中运动一周的时间为 T,当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为 时,其运动时间可由下式表示:tT(或 tT)360 2说明:式 tT 中的 以“度”为单位,式 tT 中 以“弧度”为单位,T360 2为该粒子做圆周运动的周期,以上两式说明转过的圆心角越大,所用时间越长,与运动轨迹长度、半径无关(3)确定带电粒子运动圆弧所对圆心角的两个重要结论:带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向之间的夹角 叫做偏向角,偏向角等于圆弧轨道对应的圆心PM角 ,即 ,如图丙所示圆弧轨
6、道所对圆心角 等于 PM 弦与切线的夹角(弦切角) 的 2 倍,即 2,PM如图丙所示丙【例 2】 如图所示,一束电子(电荷量为 e)以速度 v 垂直射入磁感应强度为 B、宽度为d 的匀强磁场,穿过磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为 30.(不计电子重力)求:(1)电子的质量 m;(2)电子在磁场中的运动时间 t.点拨:根据题意先确定粒子做圆周运动的圆心,由几何知识确定半径,再结合半径公式求出比荷和 B.确定粒子的运动时间时,要找出粒子在磁场中绕圆心转过的圆心角,结合周期公式求出运动时间解析:解析:(1)如图所示,由几何关系得,R2d由牛顿第二定律得,evB2m R联立以上方程得,m.2
7、eBd (2)电子在磁场中运动的周期 T时间 t.2m eB302 3603md eB答案:答案:(1) (2)2eBd 3d 题后反思题后反思 分析带电粒子在磁场中做圆周运动问题的要点(1)确定带电粒子的运动轨迹、半径、圆心角等是解决此类问题的关键(2)掌握带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的轨迹半径公式和周期公式是分析此类问题的依据探究二探究二 回旋加速器问题回旋加速器问题问题导引问题导引如图是回旋加速器的原理图,已知 D 形盒的半径为 R,匀强磁场的磁感应强度为 B,交流电的周期为 T,若用该回旋加速器来加速质子,设质子的电荷量为 q,请思考:(1)质子每次经过狭缝时,动能的增加量是多少?(
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 20162017 年度 学年 选修 31 第三 五节 运动 电荷 磁场 受到 力学
限制150内