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2019-2020年高中物理 8.3磁場對運動電荷的作用教案 新人教版 【復(fù)習(xí)目標(biāo)】 1．掌握洛倫茲力的大小和方向 2．掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動規(guī)律 3．掌握洛倫茲力的實用案例 【自主復(fù)習(xí)】 一 洛倫茲力 1．定義： 電荷在磁場中所受的力． 2．洛倫茲力的大小 (1)v∥B時，F(xiàn)＝ . (2)v⊥B時，F(xiàn)＝ . (3)v與B夾角為θ時，F(xiàn)＝ . 3．洛倫茲力的方向 （1）判定方法： （2）方向特點： 4.洛倫茲力的特點有哪些？ 5.洛倫茲力和安培力的關(guān)系？ 6.洛倫茲力與電場力有哪些區(qū)別？ 二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動 1．若帶電粒子的速度方向與勻強(qiáng)磁場方向平行，帶電粒子以入射速度v做_________運動． 2．若帶電粒子的速度方向與勻強(qiáng)磁場方向垂直，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做___________運動． (1)四個基本公式 ①向心力公式：Bqv＝_____. ②軌道半徑公式：R＝______. ③周期、頻率和角速度公式 T＝＝ f＝＝______ ω＝＝2πf＝____. ④動能公式：Ek＝mv2＝ . (2)T、f和ω的特點 T、f和ω的大小與軌道半徑R和運行速率v______，只與磁場的____________和粒子 的_________有關(guān)． 3.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運動規(guī)律 (1)圓心的確定 ①已知入射方向和出射方向時， ②已知入射點和出射點的位置時， （2）帶電粒子在不同邊界磁場中的運動 ①直線邊界(進(jìn)出磁場具有對稱性，如下圖所示) ②平行邊界(存在臨界條件，如下圖所示) ③圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如下圖所示) （3）半徑的確定： （4）運動時間的確定 粒子在磁場中運動一周的時間為T，當(dāng)粒子運動的圓弧所對應(yīng)的圓心角為α?xí)r，其運動時間由下式表示： t＝ （5）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動的程序解題法——三步法 ①畫軌跡： ②找聯(lián)系： ③用規(guī)律： 注意：(1)剛好穿出磁場邊界的條件是 ． (2)當(dāng)速度一定時，弧長越長，圓心角越大，則帶電粒子在磁場中運動的時間越長，可由t＝ 或t＝ (s為弧長)來計算t. (3)在同一磁場中，同一帶電粒子的速率v變化時，T不變，其運動軌跡對應(yīng)的圓心角越大，運動時間越 ． 三帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動的多解問題 1．帶電粒子電性不確定形成多解 2．磁場方向不確定形成多解 3．臨界狀態(tài)不唯一形成多解 4．運動的往復(fù)性形成多解 【典型例題】 例1 如圖所示，勻強(qiáng)電場區(qū)域和勻強(qiáng)磁場區(qū)域是緊鄰的且寬度均為d，電場方向在紙平面內(nèi)豎直向下，而磁場方向垂直紙面向里，一帶正電粒子從O點以速度v0沿垂直電場方向進(jìn)入電場，從A點出電場進(jìn)入磁場，離開電場時帶電粒子在電場方向的偏轉(zhuǎn)位移為電場寬度的一半，當(dāng)粒子從磁場右邊界上C點穿出磁場時速度方向與進(jìn)入電場O點時的速度方向一致，已知d、v0(帶電粒子重力不計)，求： (1)粒子從C點穿出磁場時的速度v； (2)電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值E/B. 例2 (xx年海淀模擬)如下圖所示，虛線圓所圍區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，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，電子束經(jīng)過磁場區(qū)后，其運動方向與原入射方向成θ角．設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，不計電子之間相互作用力及所受的重力．求： (1)電子在磁場中運動軌跡的半徑R； (2)電子在磁場中運動的時間t； (3)圓形磁場區(qū)域的半徑r. 例3如圖甲所示，M、N為豎直放置彼此平行的兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各有一個小孔O、O′且正對，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化如圖乙所示．有一束正離子在t＝0時垂直于M板從小孔O射入磁場．已知正離子質(zhì)量為m、帶電荷量為q，正離子在磁場中做勻速圓周運動的周期與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為T0，不考慮由于磁場變化而產(chǎn)生的電場的影響，不計離子所受重力．求： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大?。? (2)要使正離子從O′孔垂直于N板射出磁場，正離子射入磁場時的速度v0的可能值． 【針對訓(xùn)練】 見《中華第一考》第136頁