带电粒子在匀强磁场中的运动》课件6(20张PPT)(新人教版选修3-1)

3.6带电粒子在匀强磁场中的运动(上）例题•有三束粒子,它们分别是质子(P)、氚核()、和粒子α如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里）．在图中，哪个正确表示这三束粒子的运动轨迹[]？H31例题•如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电量都相等的正负离子，从o点以相同速度射入磁场中，射入方向与边界成θ角。若不计重力，则正负离子在磁场中•A.运动时间相同•B.运动轨道半径相同•C.重新回到边界时速•度的大小和方向相同•D.重新回到边界点•的位置到o点的距离相同ov例题•设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示.已知一离子在电场力和洛伦兹力作用下，从静止开始自A沿曲线ACB运动，到达B点时，速度为零，C点为最低点.若不计重力，以下说法正确的是()•A.离子必带正电荷•B.A点和B点位于同一高度•C.离子在C点时速度最大•D.离子到B点后，将沿曲线返回A点例题•如图所示，图中虚线所围区域存在水平方向的匀强磁场和匀强电场，且电场和磁场互相垂直。一质量为m、带电为q的小球，从磁场区上方由静止开始自由下落，则小球通过场区时•A.有可能做匀速直线运动•B.有可能做匀速圆周运动•C.有可能做类似平抛运动•D.一定做曲线运动mqh例题•如图所示为电视机显像管及其偏转线圈(L)的示意图，如果发现电视画面的幅度比正常时偏小，可能是下列哪些原因引起的?()•A.电子枪发射能力减弱，电子数减少•B.加速电场的电压过高，电子速率偏大•C.偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少•D.偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱例题•如图所示，绝缘丝线下悬挂一个带正电的小球，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，沿圆弧摆动，不计空气阻力，A、B分别为摆球左、右所能达到的最高点，O为平衡位置．比较摆球A→O过程和B→O过程中，下列说法中正确的是：（）•A．摆动时间•B．最低点的速率•C．摆过最低点时线的张力•D．左、右两个摆角BOAOttBOAOvvBOAOTT例题•如图所示，ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面，并且指向纸外、有一束粒子对准a端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子．[]•A．只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管•B．只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管•C．只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管•D．只有能量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管例题•在M、N两条长直导线所在的平面内，一带电粒子的运动轨迹，如图所示．已知两条导线M、N只有一条中有恒定电流，另一条导线中无电流，关于电流、电流方向和粒子带电情况及运动方向，可能是A．M中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从b点向a点运动．B．M中通有自上而下的恒定电流，带负电的粒子从a点向b点运动C．N中通有自下而上的恒定电流，带正电的粒子从b点向a点运动D．N中通有自下而上的恒定电流，带负电的粒子从a点向b点运动分析例题•图中虚线MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外，O是MN上的一点，从O点可以向磁场区域发射电量为＋q,质量为m，速率为v的粒子，粒子射入磁场时的速度可为纸面内各个方向.已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定P点相遇，P到O的距离为L，不计重力及粒子间的相互作用.•(1)求所考察的粒子在磁场中的轨道半径.•(2)求这两个粒子从O点射入磁场的时间间隔.答案例题•如图所示，长L的丝线的一端固定，另一端拴一带正电的小球，小球质量为m，带电量为q，使丝线与竖直方向成θ角.由静止释放小球，小球运动的空间有方向垂直线面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，求小球运动到最低点时所受丝线的拉力.T=mg(3-2cosθ)+Bq+)cos1(2gL例题•如图所示，一质量m、电量q带正电荷小球静止在倾角30°、足够长绝缘光滑斜面．顶端时对斜面压力恰为零．若迅速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上滑行多远？例题•如图所示，A、B是两块水平放置的金属板，A板带正电，B板带负电，其间匀强电场场强E=1000N/C。所加匀强磁场方向是垂直纸面向里的，磁感强度B=0.2T。•（1）带电粒子甲垂直于电场和磁场方向飞入AB板间，恰做匀速直线运动，那么它的速率是多大？•（2）带电粒子乙飞入AB板间时的速度方向与甲粒子相同，只是速率大些。飞离此区间时侧移量为0.01m，且偏向A板。设此粒子带正电，带电量大小为电子的2倍。那么在此过程中，电场力、磁场力对粒子各做多少功？离开场区时，粒子的动能变化是多少？smv/10531)20(102.318eVJW电（1）（2）磁场力对粒子不做功动能减少了20eV。例题•在真空中，半径为r=3×10-2m的圆形区域内，有一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B=0.2T，方向如图所示，一带正电粒子，以初速度v0=106m/s的速度从磁场边界上直径ab一端a点处射入磁场，已知该粒子荷质比为q/m=108C/kg，不计粒子重力，则（1）粒子在磁场中匀速圆周运动的半径是多少？（2）若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转角，其入射时粒子的方向应如何（以v0与Oa的夹角θ表示）？最大偏转角多大？分析•（1）圆运动半径可直接代入公式求解．•（2）先在圆中画出任意一速度方偏转角为初速度与未速度的夹角，且偏转角等于粒子运动轨迹所对应的圆心角．向入射时，其偏转角为哪个角？如图所示．由图分析知：弦ac是粒子轨迹上的弦，也是圆形磁场的弦．因此，弦长的变化一定对应速度偏转角的变化，也一定对应粒子圆运动轨迹的圆心角的变化．所以当弦长为圆形磁场直径时，偏转角最大．解答解：（1）设粒子圆运动半径为R，则（2）由图知：弦长最大值为ab=2r=6×10-2m设速度偏转角最大值为αm，此时初速度方向与ab连线夹角为θ，则当粒子以与ab夹角为37°斜向右上方入射时，粒子飞离磁场时有最大偏转角，其最大值为74°．0372,74532sinmommRr所以得，mmBqvBqmvR05.0102.010/86小结：本题所涉及的问题是一个动态问题，即粒子虽然在磁场中均做同一半径的匀速圆周运动，但因其初速度方向变化，使得粒子运动轨迹的长短和位置均发生变化，要会灵活运用平面几何知识去解决．•小结：本题所涉及的问题是一个动态问题，即粒子虽然在磁场中均做同一半径的匀速圆周运动，但因其初速度方向变化，使得粒子运动轨迹的长短和位置均发生变化，要会灵活运用平面几何知识去解决．