物理新学案同步实用课件选修31人教全国通用版：第三章 磁场微型专题6.pptVIP

;[学习目标] 1.掌握带电粒子在磁场中运动问题的分析方法，会分析带电粒子在有界磁场中的运动. 2.会分析带电粒子在复合场中的运动问题.;内容索引;重点探究;一、带电粒子在有界磁场中的运动;(2)平行边界(存在临界条件，如图2所示);(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图3所示);例1　如图4所示，直线MN上方存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，质量为m、电荷量为－q(q0)的粒子1在纸面内以速度v1＝v0从O点射入磁场，其方向与MN的夹角α＝30°；质量为m、电荷量为＋q的粒子2在纸面内以速度v2＝ v0也从O点射入磁场，其方向与MN的夹角β＝60°.已知粒子1、2同时到达磁场边界的A、B两点(图中未画出)，不计粒子的重力及粒子间的相互作用. (1)求两粒子在磁场边界上的穿出点A、B 之间的距离d.;解析　粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图所示， 由牛顿第二定律得;(2)求两粒子进入磁场的时间间隔Δt.;例2　直线OM和直线ON之间的夹角为30°，如图5所示，直线OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外.一带电粒子的质量为m，电荷量为q(q0).粒子沿纸面以大小为v的速度从OM上的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角.已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场的出射点到两直线交点O的距离为 ;例3　如图6所示，一质量为m，带电荷量为＋q的粒子从A点以水平速度v0正对圆心O射进一圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面，磁感应强度大小为B.在磁场区域的正下方有一宽度为L的显示屏CD，显示屏的水平边界C、D两点到O点的距离均为L.粒子沿AO方向进入磁场，经磁场偏转恰好打在显示屏上的左边界C点.不计粒子重力.求： (1)粒子在磁场中的运动半径r.;解析　粒子在磁场中做匀速圆周运动，;(2)圆形磁场的方向及半径R.;(3)改变初速度的大小，使粒子沿AO方向进入磁场后，都能打在显示屏上，求速度的范围.;带电粒子在电场、磁场组合场中的运动是指粒子从电场到磁场或从磁场到电场的运动.通常按时间的先后顺序分成若干个小过程，在每一运动过程中从粒子的受力性质、受力方向和速度方向的关系入手，分析粒子在电场中做什么运动，在磁场中做什么运动. 1.在电场中运动： (1)若初速度v0与电场线平行，粒子做匀变速直线运动； (2)若初速度v0与电场线垂直，粒子做类平抛运动. 2.在磁场中运动： (1)若初速度v0与磁感线平行，粒子做匀速直线运动； (2)若初速度v0与磁感线垂直，粒子做匀速圆周运动.;3.解决带电粒子在组合场中的运动问题，所需知识如下：;图7;解析　在电场中，粒子做类平抛运动，设Q点到x轴距离为L，到y轴距离为2L，粒子的加速度为a，运动时间为t，有 2L＝v0t ① L＝ at2 ② 设粒子到达O点时沿y轴方向的分速度为vy vy＝at ③ 设粒子到达O点时速度方向与x轴正方向夹角为α，有 tan α＝ ④;联立①②③④式得α＝45° ⑤ 即粒子到达O点时速度方向与x轴正方向成45°角斜向上. 设粒子到达O点时速度大小为v，由运动的合成有 v＝ ⑥ 联立①②③⑥式得v＝ v0 ⑦;(2)电场强度和磁感应强度的大小之比.;解析　设电场强度为E，粒子电荷量为q，质量为m，粒子在电场中受到的电场力为F，由牛顿第二定律可得 F＝ma ⑧ 又F＝qE ⑨ 设磁场的磁感应强度大小为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，所受的洛伦兹力提供向心力，有 qvB＝m ⑩ 由几何关系可知R＝ ? 联立①②⑦⑧⑨⑩?式得 ?;带电粒子在叠加场中的运动一般有两种情况： (1)直线运动：如果带电粒子在叠加场中做直线运动，一定是做匀速直线运动，合力为零. (2)圆周运动：如果带电粒子在叠加场中做圆周运动，一定是做匀速圆周运动，重力和电场力的合力为零，洛伦兹力提供向心力.;例5　如图8所示，在地面附近有一个范围足够大的相互正交的匀强电场和匀强磁场.匀强磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直纸面向外，一质量为m、带电荷量为－q的带电微粒在此区域恰好做速度大小为v的匀速圆周运动.(重力加速度为g) (1)求此区域内电场强度的大小和方向；;(2)若某时刻微粒运