帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)教案1

1、帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng) 教學(xué)目標(biāo)：1掌握帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的分析方法2提高運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力教學(xué)重點(diǎn)：建立帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的物理情景教學(xué)難點(diǎn)：物理情（圖）景與幾何知識(shí)有機(jī)結(jié)合，將物理問題化歸為數(shù)學(xué)問題思想方法：數(shù)理結(jié)合，建模和化歸的思想方法教學(xué)過程：1、帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律是：洛侖茲力提供向心力所以 由此得到圓周運(yùn)動(dòng)的周期pmvvo-q2、帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法（1）圓心的確定方法一：已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖所示，圖中p為入射點(diǎn)，m為出射點(diǎn))

2、。pmvo-q方法二：已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線,連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn),作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖示，p為入射點(diǎn)，m為出射點(diǎn))（2）半徑的確定和計(jì)算利用平面幾何關(guān)系（圓的相關(guān)知識(shí)），求出該圓的可能半徑（3）運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為t，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為時(shí)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由下式表示：3、帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的基本類型（1）進(jìn)入半無邊界磁場(chǎng)如圖所示，一帶正電粒子質(zhì)量為m，帶電量為q，從隔板ab上一個(gè)小孔p處與隔板成45角垂直于磁感線射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，粒子初速度大小為v，則 (1)粒子經(jīng)過多長(zhǎng)

3、時(shí)間再次到達(dá)隔板？ (2)到達(dá)點(diǎn)與p點(diǎn)相距多遠(yuǎn)？(不計(jì)粒子的重力）mnbovabpv45o變式訓(xùn)練：如圖直線mn上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn)o以與mn成30角的同樣速度v射入磁場(chǎng)（電子質(zhì)量為m，電荷為e），它們從磁場(chǎng)中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)？在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差是多少？（2）進(jìn)入平行邊界磁場(chǎng)如圖，一束電子（電荷量e)以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向與入射方向間的夾角為30o。求電子的質(zhì)量和穿過磁場(chǎng)的時(shí)間。bavd變式訓(xùn)練：若電子質(zhì)量為m，電子的速度大小可變，其它不變，要使電子不能通過磁場(chǎng)，則電子的速度最大不能超過多少？（3）進(jìn)入矩形邊界

4、磁場(chǎng)如圖示，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)長(zhǎng)2d、寬d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電粒子沿磁場(chǎng)下邊界以水平初速度入射，不計(jì)重力，求如果粒子從磁場(chǎng)左邊界上端射出其初速度是多大？如果粒子垂直于磁場(chǎng)上邊界射出其初速度是多大？要使粒子恰好能沿磁場(chǎng)右邊界上端射出，粒子的初速度應(yīng)是多大？變式訓(xùn)練：長(zhǎng)為l的水平極板間，有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，板間距離也為l，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子（不計(jì)重力）從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng)，為使粒子能夠打在極板上，則粒子的速度，應(yīng)滿足什么關(guān)系？（4）進(jìn)入圓形邊界磁場(chǎng)bo1rovvrbovvr如圖所示，虛線所圍區(qū)域內(nèi)有方向垂

5、直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。一束電子沿圓形區(qū)域的直徑方向以速度v射入磁場(chǎng)，電子束經(jīng)過磁場(chǎng)區(qū)后，其運(yùn)動(dòng)的方向與原入射方向成角。設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子之間的相互作用力及所受的重力。求：（1）電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑r；（2）電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；（3）圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑r。aobaoborr變式訓(xùn)練：如圖是某離子速度選擇器的原理示意圖，在一半徑為r=10cm的圓形筒內(nèi)有b= 110-4 t 的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向平行于軸線。在圓柱形筒上某一直徑兩端開有小孔a、b分別作為入射孔和出射孔。現(xiàn)有一束比荷為q/m=2 1011 c/kg的正離子，以不同角度入射，最后有不同速度的離子束射出，其中入射角 =30,且不經(jīng)碰撞而直接從出射孔射出的離子的速度v大小是 變式訓(xùn)練：如圖所示，一個(gè)帶電量為正的粒子，從a點(diǎn)正對(duì)著圓心o以速度v射入半徑為r的絕緣圓筒中。圓筒內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大