江蘇省東臺(tái)市高中物理 第三章 磁場(chǎng) 3.6.3 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(三)導(dǎo)學(xué)案新人教版選修3-1.doc
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3.6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) (三)班級(jí) 姓名 , 1課時(shí) 使用時(shí)間 一.學(xué)習(xí)目標(biāo)1學(xué)會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式、周期公式,并會(huì)用它們解答有關(guān)問題。2掌握帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題的解題方法,會(huì)分析多解問題、臨界問題、極值問題。重點(diǎn): 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題難點(diǎn): 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題二、自學(xué)檢測(cè)1當(dāng)帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),帶電粒子所受洛倫茲力F0 ,粒子做 運(yùn)動(dòng)2當(dāng)帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),帶電粒子所受洛倫茲力FqvB ,粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做 運(yùn)動(dòng),半徑為r ,周期為T .三合作探究一、安培力作用下導(dǎo)體的平衡1通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受到安培力作用,由于安培力的方向與電流的方向、磁場(chǎng)的方向之間存在著較復(fù)雜的空間方位關(guān)系,因此要求學(xué)生有較強(qiáng)的空間想像力,并且善于把立體圖改畫成平面圖.將此類題目處理好要注意兩點(diǎn):(1)分析安培力的方向應(yīng)牢記安培力方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直又跟電流方向垂直;(2)畫出導(dǎo)體受力的平面圖2安培力與以前各章節(jié)知識(shí)均能綜合到一起,其分析和解決問題的方法與力學(xué)方法相同,只不過是在分析受力時(shí)再加一種安培力而已例1如圖1所示,光滑導(dǎo)軌與水平面成角,導(dǎo)軌寬L.勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.金屬桿長(zhǎng)為L(zhǎng),質(zhì)量為m,水平放在導(dǎo)軌上當(dāng)回路總電流為I1時(shí),金屬桿正好能靜止求:(1)這時(shí)B至少多大?B的方向如何?(2)若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上,應(yīng)把回路總電流I2調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止?二、“磁偏轉(zhuǎn)”與“電偏轉(zhuǎn)”的區(qū)別所謂“電偏轉(zhuǎn)”與“磁偏轉(zhuǎn)”是分別利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷施加作用,從而控制其運(yùn)動(dòng)方向,但電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用特點(diǎn)不同,因此這兩種偏轉(zhuǎn)有明顯的差別.例2如圖2所示,在虛線所示寬度范圍內(nèi),用場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)可使初速度是v0的某種正離子偏轉(zhuǎn)角在同樣寬度范圍內(nèi),若改用方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),使該離子穿過該區(qū)域,并使偏轉(zhuǎn)角也為,(不計(jì)離子的重力)求:(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大?(2)離子穿過電場(chǎng)和磁場(chǎng)的時(shí)間之比是多大?三、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1正確分析帶電粒子(帶電體)的受力特征帶電粒子(帶電體)在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力會(huì)隨速度的變化而變化,而洛倫茲力的變化可能會(huì)引起帶電粒子(帶電體)運(yùn)動(dòng)情況的變化,因此應(yīng)把帶電粒子(帶電體)的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況結(jié)合起來分析,通過正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析,明確帶電粒子(帶電體)的運(yùn)動(dòng)過程和運(yùn)動(dòng)性質(zhì),選擇恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律解決問題2靈活選用力學(xué)規(guī)律(1)當(dāng)帶電粒子(帶電體)在復(fù)合場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),就根據(jù)平衡條件列方程求解(2)當(dāng)帶電粒子(帶電體)在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律和平衡條件列方程求解(3)當(dāng)帶電粒子(帶電體)在復(fù)合場(chǎng)中做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),常選用動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解例3如圖3所示,直角坐標(biāo)系位于豎直平面內(nèi),在水平的x軸下方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng),磁場(chǎng)的方向垂直xOy平面向外,電場(chǎng)線方向平行于y軸.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球,從y軸上的A點(diǎn)以水平速度v0向右拋出,與x軸成45角經(jīng)x軸上M點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng),恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),從坐標(biāo)原點(diǎn)第一次離開電場(chǎng)和磁場(chǎng)不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g.求:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向;(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小【當(dāng)堂訓(xùn)練】1.如圖4所示,光滑絕緣軌道ABP豎直放置,其軌道末端切線水平,在其右側(cè)有一正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,電場(chǎng)豎直向上,磁場(chǎng)垂直紙面向里一帶電小球從軌道上的A點(diǎn)由靜止滑下,經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后,恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)則可判定 ()A小球帶負(fù)電 B小球帶正電C若小球從B點(diǎn)由靜止滑下,進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后將立即向上偏D若小球從B點(diǎn)由靜止滑下,進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后將立即向下偏2如圖5所示,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一束電子流以初速度v從水平方向射入,為了使電子流經(jīng)過磁場(chǎng)時(shí)不偏轉(zhuǎn)(不計(jì)重力),則磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)必須同時(shí)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),這個(gè)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向是()A.B/v,豎直向上B.B/v,水平向左C.Bv,垂直于紙面向里 D.Bv,垂直于紙面向外3如圖6,質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O,并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x軸正方向的電流I,且導(dǎo)線保持靜止時(shí),懸線與豎直方向夾角為.則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為 ()A.沿z軸正方向,tan B.沿y軸正方向,C.沿z軸負(fù)方向,tan D.沿懸線向上,sin 4帶電粒子的質(zhì)量m1.71027 kg,電荷量q1.61019 C,以速度v3.2106 m/s沿垂直于磁場(chǎng)同時(shí)又垂直于磁場(chǎng)邊界的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.17 T,磁場(chǎng)的寬度L10 cm,如圖7所示(1)帶電粒子離開磁場(chǎng)時(shí)的速度多大?(2)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)間?(3)帶電粒子在離開磁場(chǎng)時(shí)偏離入射方向的距離d為多大?(g取10 m/s2)四、檢測(cè)清盤1如圖1所示,一水平導(dǎo)線通以電流I,導(dǎo)線下方有一電子,初速度方向與導(dǎo)線平行,關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)情況,下述說法中正確的是()A沿路徑a運(yùn)動(dòng),其軌道半徑越來越大B沿路徑a運(yùn)動(dòng),其軌道半徑越來越小C沿路徑b運(yùn)動(dòng),其軌道半徑越來越小D沿路徑b運(yùn)動(dòng),其軌道半徑越來越大2如圖2所示,一圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),AC為直徑,O為圓心,一帶電粒子從A沿AO方向垂直射入磁場(chǎng),初速度的大小為v1,從D點(diǎn)射出磁場(chǎng)時(shí)的速率為v2,則下列說法中正確的是(粒子重力不計(jì))()Av2v1,v2的方向的反向延長(zhǎng)線必過圓心Bv2v1,v2的方向的反向延長(zhǎng)線必過圓心Cv2v1,v2的方向的反向延長(zhǎng)線可能不過圓心Dv2v1,v2的方向的反向延長(zhǎng)線可能不過圓心3如圖3所示,在xOy平面內(nèi),勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向沿x軸正向,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于xOy平面向里一電子在xOy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),速度方向保持不變則電子的運(yùn)動(dòng)方向沿()Ax軸正向Bx軸負(fù)向Cy軸正向Dy軸負(fù)向4.三個(gè)完全相同的小球a、b、c帶有相同電量的正電荷,從同一高度由靜止開始下落,當(dāng)落下h1高度后a球進(jìn)入水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),b球進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖4所示,它們到達(dá)水平面上的速度大小分別用va、vb、vc表示,它們的關(guān)系是()AvavbvcBvavbvcCvavbvc Dvavbvc5如圖5所示,一束電子以不同的速率沿圖示方向飛入橫截面是一正方形的勻強(qiáng)磁場(chǎng),下列判斷正確的是()A電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng),其軌跡越長(zhǎng)B電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng),其軌跡線所對(duì)應(yīng)的圓心角越大C在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的電子,其軌跡一定重合D電子的速率不同,它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定不相同6如圖6所示,質(zhì)量為m,帶電荷量為q的小球從P點(diǎn)靜止釋放,下落一段距離后進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)方向水平向左,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,則小球在通過正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況是()A一定做曲線運(yùn)動(dòng)B軌跡一定是拋物線C可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)D可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)五學(xué)有所得- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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