2020高中物理 课题： §3.5-3.6 习题课 6页

课题： §3.5-3.6 习题课 ‎ ‎【学习目标】:‎ ‎1、学会分析判断运动电荷在磁场中受到的力。‎ ‎2、学会分析解答运动电荷在匀强磁场中运动的有关问题。‎ ‎3．学会综合分析解答运动电荷在复合场中运动的有关问题。‎ ‎【学习重点】:‎ 学会分析解答运动电荷在匀强磁场中运动的有关问题。‎ ‎【学习难点】:‎ 学会分析解答运动电荷在匀强磁场中运动的有关问题。‎ ‎【预习导学】:‎ ‎1、洛伦兹力的方向的判断方法：‎ ‎2、洛伦兹力的计算公式 ‎3、当带电粒子q以速度v垂直进入匀强磁场中 ‎（1）粒子在匀强磁场中做什么运动?轨迹是什么?‎ ‎（2）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径及周期公式.‎ a、轨道半径r = b、周期T = c、运动时间t =‎ ‎【合作探究】:‎ 探究一：运动电荷在匀强磁场中的圆周运动 例1、如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是300，则电子的质量是 ，穿过磁场的时间是 。‎ 练习：如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，下列判断正确的是（ ）‎ A、电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长 B．电子在磁场中运动时间越长。其轨迹线所对应的圆心角越大 C．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合 D．电子的速率不同，它们在磁场中运动时间一定不相同 探究二：带电粒子在不同边界磁场中运动的特点 ‎(1)直线边界（单边界磁场）‎ 进出磁场具有对称性，从同一边界射入的粒子,从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等。‎ ‎(2)平行边界(存在临界条件)‎ ‎(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如右图所示)‎ 例2、已知氢核与氦核的质量之比m1∶m2＝1∶4，电荷量之比q1∶q2＝1∶2‎ ‎，当氢核与氦核以v1∶v2＝4∶1的速度垂直于磁场方向射入磁场后，分别做匀速圆周运动，则氢核与氦核运动半径之比r1∶r2＝________，周期之比T1∶T2＝________.若它们以相同的动能射入磁场，其圆周运动半径之比r1′∶r2′＝________，周期之比T1′∶T2′＝________.‎ ‎【跟踪发散】质子(11H)和α粒子(24He)从静止开始经相同的电压加速后垂直进入同一匀强磁场做匀速圆周运动，则两个粒子的动能之比Ek1∶Ek2＝___，轨道半径之比r1∶r2＝___，周期之比T1∶T2＝___.‎ 练习：如右图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场边界上，有两个质量、电荷量均相等的正、负离子(不计重心)，从O点以相同的速度射入磁场中，射入方向均与边界成θ角，则正、负离子在磁场中运动的过程，下列判断错误的是(　　)‎ A．运动的轨道半径相同 B．重新回到磁场边界时速度大小和方向都相同 C．运动的时间相同 D．重新回到磁场边界的位置与O点距离相等 例3、如右图所示，在真空区域内，有宽度为L的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直纸面向里，MN、PQ是磁场的边界，一质量为m，带电荷量为－q的粒子，先后两次沿着与MN夹角为θ(0°<θ<90°)的方向垂直于磁感线射入匀强磁场中．第一次粒子以速度v1射入磁场，粒子刚好没能从PQ边界射出磁场；第二次粒子以速度v2射入磁场，粒子刚好垂直PQ射出磁场．不计粒子重力， v1，v2均为未知量，求值．‎ 练习：长为L的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，板间距离也为L，极板不带电．现有质量为m，电荷量为q的带正电粒子(重力不计)，从左边极板间中点处垂直磁场以速度v水平入射，如下图所示．欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是(　　)‎ A．使粒子速度v＜　 B．使粒子速度v＞ C．使粒子速度v＞ D．使粒子速度＜v＜ 探究三：带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下的运动 ‎⑴带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动。必然是电场力和重力平衡，而洛伦兹力充当向心力。‎ ‎⑵与力学紧密结合的综合题，要认真分析受力情况和运动情况（包括速度和加速度）。必要时加以讨论。‎ v0‎ a b c o 例4：某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以速度v0向右射去，从右端中心a下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度B，该粒子将打到a点上方的c点，且有ac=ab，则该粒子带___电；第二次射出时的速度为_____。‎ L B E α v0‎ 例5：如图所示，一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度v0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区， 场区的宽度均为L偏转角度均为α，求E∶B E B 练习：一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动。则该带电微粒必然带_____，旋转方向为_____。若已知圆半径为r，电场强度为E磁感应强度为B，则线速度为_____。‎ 练习：质量为m带电量为q的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆间的动摩擦因数为μ。匀强电场和匀强磁场的方向如图所示，电场强度为E，磁感应强度为B。小球由静止释放后沿杆下滑。设杆足够长，电场和磁场也足够大， 求运动过程中小球的最大加速度和最大速度。‎ ‎【达标测评】:‎ ‎1．在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果粒子又垂直进入另一个磁感应强度是原来的2倍的匀强磁场中，则(　　)‎ A．粒子的速率加倍，周期减半 B．粒子的速率不变，轨道半径减半 C．粒子的速率减半，轨道半径为原来的四分之一 D．粒子的速率不变，周期减半 ‎2.如右图所示，a和b带电荷量相同，以相同动能从A点射入磁场，在匀强磁场中做圆周运动的半径ra＝2rb，则可知(重力不计)(　　)‎ A.两粒子都带正电，质量比ma/mb＝4 B.两粒子都带负电，质量比ma/mb＝4‎ C.两粒子都带正电，质量比ma/mb＝1/4D.两粒子都带负电，质量比ma/mb＝1/4‎ ‎3．如图所示，正方形容器处于匀强磁场中，一束电子从孔a垂直于磁场沿ab方向射入容器中，一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，容器处于真空中，则下列结论中正确的是(　　)‎ A．从两孔射出的电子速率之比vc∶vd＝2∶1‎ B．从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比tc∶td＝1∶2‎ C．从两孔射出的电子在容器中运动的加速度大小之比ac∶ad＝∶1‎ D．从两孔射出的电子在容器中运动的角速度之比ωc∶ωd＝2∶1‎ ‎4.如图所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E（方向竖直向上）和匀强磁场B（方向垂直于纸面向外）中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场?‎ A．增大电场强度E，减小磁感强度B B．减小加速电压U ，增大电场强度E C．适当地加大加速电压U D．适当地减小电场强度E ‎