3.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)科素養(yǎng)1.知道帶電粒子沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。物理觀念理論推導(dǎo)并掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式，周期公式?？茖W(xué)思維3.實(shí)驗(yàn)探究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑與哪些因素有關(guān)。科學(xué)探究4.了解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)及其應(yīng)用，能解釋有關(guān)現(xiàn)象，解決有關(guān)實(shí)際問(wèn)題?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任學(xué)習(xí)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系一.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)V-F洛

V-F洛V-F洛V-F洛粒子在垂直磁場(chǎng)方向的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)：1.洛倫茲力垂直速度，對(duì)粒子不做功，粒子速度大小不變；沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的帶電粒子，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及探究（觀察實(shí)驗(yàn)）二.帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果：1.電子束出射速度不變時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，圓的半徑變??；2.磁感應(yīng)強(qiáng)度不變時(shí)，電子束出射速度變大，圓的半徑變大。軌跡1軌跡2

例題1.一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子后段軌跡如圖所示，軌跡上的每一小段都可近似看成是圓弧.由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減少(帶電量不變).從圖中情況可以確定（）

A.粒子從a到b，帶正電

B.粒子從b到a，帶正電

C.粒子從a到b，帶負(fù)電

D.粒子從b到a，帶負(fù)電AC三.帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.研究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的思路：①找圓心——兩線定一心確定入射，出射位置及速度方向確定入射，出射位置及入射速度方向②求半徑——兩種方法③解未知——2.常見(jiàn)的有界磁場(chǎng)類(lèi)型：①直線邊界：如圖，虛線上方存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶正電的粒子質(zhì)量m、電量q，若它以速度v沿與虛線成θ射入，1.請(qǐng)作出幾種情況下粒子的軌跡；2.觀察入射速度、出射速度與虛線夾角間的關(guān)系；①直線邊界：入射速度與邊界得夾角等于出射速度與邊界得夾角（對(duì)稱(chēng)性）。例題3．如圖所示，在豎直線EOF右側(cè)足夠大的區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量相同、電荷量分別為+q和-q的帶電粒子，從O點(diǎn)以相同的初速度v先后射入磁場(chǎng)，已知初速度的方向與OF夾角θ=30度角，兩粒子在磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力作用，下列說(shuō)法正確的是（）A．兩粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等B．兩粒子回到EOF豎直線時(shí)的速度相同C．若只增大粒子的入射速度的大小，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)D．從射入磁場(chǎng)到射出磁場(chǎng)的過(guò)程中，兩粒子所受的洛倫茲力的沖量不相同B2.常見(jiàn)的有界磁場(chǎng)類(lèi)型：②圓形邊界例3.如圖，虛線圓內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶正電的粒子從A位置以速度v沿半徑射入磁場(chǎng)，從另一位置B射出磁場(chǎng)，請(qǐng)分析B位置速度的方向；O1②圓形邊界：沿半徑入射，必沿半徑射出（對(duì)稱(chēng)性）OaBv0軌跡圓旋轉(zhuǎn)法——入射速度大小一定，方向變化。例4、如圖，半徑為r=3×10－2m的圓形區(qū)域內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=0.2T，一帶正電粒子以速度v0=106m/s的從a點(diǎn)處射入磁場(chǎng)，該粒子荷質(zhì)比為q/m=108C/kg，不計(jì)重力。求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間？OaBv0Rr弦最長(zhǎng)（磁場(chǎng)圓的直徑）時(shí)，對(duì)應(yīng)的圓心角最大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)。2.常見(jiàn)的有界磁場(chǎng)類(lèi)型：deBv0③平行邊界：如圖，平行虛線內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一電子以速度v垂直左邊界射入磁場(chǎng)，請(qǐng)畫(huà)出不同大小的v對(duì)應(yīng)的軌跡；③平行邊界：軌跡與邊界相切時(shí)存在臨界。軌跡圓放大法——入射速度方向一定，速度大小變化。例5.一矩形區(qū)域abcd內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。從邊ad中點(diǎn)O射入一速率v0、方向與Od夾角θ=30o的正電粒子，粒子質(zhì)量為m，重力不計(jì)，帶電量為q，已知ad=L，（1）要使粒子能從ab邊射出磁場(chǎng)，求v0的取值范圍？（2）取不同v0值，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的范圍？qaOdbcBv0R1R2qaO