高考物理 第四課時(shí) 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題導(dǎo)與練復(fù)習(xí)課件

1、2012高三物理復(fù)習(xí)課件（導(dǎo)與練福建）第8章第四課時(shí)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題1掌握帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界、極值問題的解題思路2掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問題的解題思路1帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界、極值問題(1)條件：帶電粒子進(jìn)入有邊界的磁場(chǎng)，由于邊界條件的不同，出現(xiàn)涉及臨界狀態(tài)的臨界問題(2)臨界問題：題目中常以“恰好”、“最大”、“最高”或“至少”等詞為隱含條件2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問題帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由于帶電粒子的電性、磁場(chǎng)方向、臨界狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)的往復(fù)性等因素的影響，使問題形成多解(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第117頁)解析：離子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓

2、周運(yùn)動(dòng)，故A正確由離子的軌道半徑r得B正確由于PQ為直徑，所以從Q點(diǎn)射出的離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角最大，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，C正確，D錯(cuò)誤2在M、N兩條長(zhǎng)直導(dǎo)線所在的平面內(nèi)，一帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖如圖所示已知兩條導(dǎo)線M、N中只有一條導(dǎo)線中通有恒定電流，另一條導(dǎo)線中無電流，關(guān)于電流方向和粒子帶電情況及運(yùn)動(dòng)的方向，可能是(A)M中通有自上而下的恒定電流，帶負(fù)電的粒子從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)M中通有自上而下的恒定電流，帶正電的粒子從b點(diǎn)向a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)N中通有自下而上的恒定電流，帶正電的粒子從b點(diǎn)向a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)N中通有自下而上的恒定電流，帶負(fù)電的粒子從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)A BC D解析：結(jié)合安培定則、左

3、手定則，易知、正確 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界、極值問題帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界、極值問題，注意下列結(jié)論，再借助數(shù)學(xué)方法分析(1)剛好不穿出磁場(chǎng)邊界的條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與邊界相切(2)當(dāng)速率v一定時(shí)，弧長(zhǎng)(或弦長(zhǎng))越長(zhǎng)，圓心角越大，則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)(3)當(dāng)速率v變化時(shí)，圓心角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)【例1】 如圖所示，在邊界為AA、DD狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挒閐，電子槍S發(fā)出質(zhì)量為m、電荷量為e、速率均為v0的電子當(dāng)把電子槍水平放置發(fā)射電子時(shí)，在邊界DD右側(cè)發(fā)現(xiàn)了電子；當(dāng)把電子槍在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)到某一位置時(shí)，剛好在

4、左側(cè)發(fā)現(xiàn)了電子(1)試畫出剛好在左側(cè)發(fā)現(xiàn)的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡；(2)計(jì)算該電子在邊界AA的射入點(diǎn)與射出點(diǎn)間的距離 (1)利用粒子在磁場(chǎng)中射入的方向不同，圓軌道的方位發(fā)生變化“動(dòng)態(tài)圓”，用動(dòng)態(tài)圓的思路解決帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題，往往既簡(jiǎn)單又快捷(2)解決臨界問題的關(guān)鍵是找臨界點(diǎn)，以題目中的“恰好”、“最長(zhǎng)”、“最高”、“至少”等詞語為突破口，借助半徑R和速度v(或磁場(chǎng)B)之間的約束關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)軌跡分析，找出臨界點(diǎn)答案：B.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問題1帶電粒子電性不確定形成多解受洛倫茲力作用的帶電粒子，可能帶正電，也可能帶負(fù)電，當(dāng)粒子具有相同速度時(shí)，正負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同，導(dǎo)

5、致多解如圖帶電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若帶正電，其軌跡為a，若帶負(fù)電，其軌跡為b.2磁場(chǎng)方向不確定形成多解磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，如果題述條件只給出磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，而未說明磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，則應(yīng)考慮因磁場(chǎng)方向不確定而導(dǎo)致的多解如圖帶正電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若B垂直紙面向里，其軌跡為a，若B垂直紙面向外，其軌跡為b.3臨界狀態(tài)不惟一形成多解帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場(chǎng)時(shí)，由于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧狀，因此，它可能穿過去了，也可能轉(zhuǎn)過180從入射面邊界反向飛出，如圖所示，于是形成了多解4運(yùn)動(dòng)的往復(fù)性形成多解帶電粒子在部分是電場(chǎng)，部分是磁場(chǎng)的空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)往往具有往復(fù)性，從而形成多解如

6、圖所示 要充分考慮帶電粒子的電性、磁場(chǎng)方向、軌跡及臨界條件的多種可能性，畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡，分階段、分層次求解【例2】 (11分)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(gè)小孔O、O正對(duì)，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化如圖(乙)所示有一群正離子在t0時(shí)垂直于M板從小孔O射入磁場(chǎng)已知正離子質(zhì)量為m、帶電荷量為q，正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(chǎng)變化而產(chǎn)生的電場(chǎng)的影響，不計(jì)離子所受重力求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B0.(2)要使正離子從O孔垂直于N板射出磁場(chǎng)，正離子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度v0的可能值

7、 對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的多解問題應(yīng)注意：(1)各種引起多解的可能性的討論，例如粒子電性、磁場(chǎng)方向等(2)對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)形式的分析要全面，注意粒子運(yùn)動(dòng)的周期性特點(diǎn)，通過所畫出的軌跡的可能性進(jìn)行討論求解針對(duì)訓(xùn)練21：如圖所示，一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在ad邊中點(diǎn)O，方向垂直磁場(chǎng)向里射入一速度方向跟ad邊夾角30、大小為v0的帶正電粒子，已知粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，ad邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，ab邊足夠長(zhǎng)，粒子重力不計(jì)，求：(1)粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)的v0大小范圍；(2)如果帶電粒子不受上述v0大小范圍的限制，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間考點(diǎn)：帶電粒子在磁

8、場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問題【例題】 (能力題)如圖所示，MN表示真空中垂直于紙面的平板，它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從平板上的狹縫O處以垂直于平板的速度射入磁場(chǎng)區(qū)域已知粒子與平板的碰撞無電荷量及能量損失，要使粒子最后打到P點(diǎn)，已知P到O的距離為L(zhǎng)，不計(jì)重力，求此粒子的速度可能值【測(cè)控導(dǎo)航】 考點(diǎn)題號(hào)1.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問題1、2、32.極值問題4、6、73.多解問題5、82如圖所示，寬h2 cm的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，縱向范圍足夠大，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里，現(xiàn)有一群正粒子從O點(diǎn)以相同的速率沿紙面不同方向進(jìn)入磁場(chǎng)，若粒子在磁場(chǎng)中做勻

9、速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑均為r5 cm，則(D)右邊界：4 cmy4 cm和y8 cm有粒子射出左邊界：0y8 cm有粒子射出A B C D解析：經(jīng)分析可知當(dāng)射入速度方向?yàn)閥方向時(shí)，粒子從右邊界射出，如圖所示，由幾何關(guān)系可得y14 cm當(dāng)粒子軌跡恰好與右邊界相切時(shí)，粒子恰好不從右邊界射出，從左邊界射出，如圖所示，由幾何關(guān)系，y24 cm，軌跡與y軸交點(diǎn)y38 cm，由題意可得右邊界4 cmy4 cm有粒子射出，左邊界0y8 cm有粒子射出6如圖所示，在真空中半徑r3.0102 m的圓形區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一批帶正電的粒子以初速度v01.0106 m/s，從磁場(chǎng)

10、邊界上直徑ab的一端a沿著各個(gè)方向射入磁場(chǎng)，且初速度方向與磁場(chǎng)方向都垂直，該批粒子的比荷為q/m1.0108 C/kg，不計(jì)粒子重力求：(1)粒子的軌跡半徑；(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間答案：(1)5.0102 m(2)6.5108 s7一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以速度v0從O點(diǎn)沿y軸正方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于紙面，粒子飛出磁場(chǎng)區(qū)域后，從b處穿過x軸，速度方向與x軸正方向夾角30，如圖所示(粒子重力忽略不計(jì))試求：(1)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積(2)粒子從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域到達(dá)b點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間(3)b點(diǎn)的坐標(biāo)答案：見解析謝謝觀賞謝謝觀賞9、靜夜四無鄰，荒居

11、舊業(yè)貧。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 1:48:26 AM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、故人江海別，幾度隔山川。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610

12、/16/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、比不了得就不比，得不到的就不要。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。2022/10/162022/10/1616 October 202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2022/10/162022/10/16Sunday, Oc

13、tober 16, 202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 1:48:26 AM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無限完美。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1

14、610/16/202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、楚塞三湘接，荊門九派通。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。2022/10/162022/10/1616 October 202217、空山新雨后，天氣晚來秋。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16,

15、 202210、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 1:48:26 AM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022/10/162022/10/1616 October 2022