物理带电粒子在匀强磁场中的运动教案

这是一份物理带电粒子在匀强磁场中的运动教案，共6页。教案主要包含了自主学习，合作学习·难点探究，针对训练，达标训练·限时检测，反思总结，针对性训练等内容，欢迎下载使用。
课标核心素养要求
会处理带电粒子在匀强磁场中运动问题
学习目标
1.知道带电粒子初速度方向和磁场方向垂直时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动.
2.会根据洛伦兹力提供向心力推导半径公式和周期公式.3.会分析带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题.
学习重点
带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题
学习过程
教学笔记
【自主学习】
用洛伦兹力演示仪观察运动电子在匀强磁场中的偏转，(1)不加磁场时，电子束的运动轨迹如何？加上磁场后，电子束的运动轨迹如何？
(2)增大磁感应强度，或增大出射电子的速度，轨迹圆半径如何变化？
【合作学习·难点探究】
任务一、会分析带电粒子在匀强磁场中的运动情况
结合实验总结
（1）当v0∥B时，带电粒子(重力不计)做匀速直线运动。
(2)当v0⊥B时，带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即qvB＝eq \f(mv2,r)，有r＝eq \f(mv,qB)，T＝eq \f(2πm,qB)。
【1】质子p( )和α粒子( )以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和Rα，周期分别为Tp和Tα，则下列选项中正确的是（ ）
A.Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶2 B.Rp∶Rα＝1∶1，Tp∶Tα＝1∶1
C.Rp∶Rα＝1∶1，Tp∶Tα＝1∶2 D.Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶1
【针对训练】1、如图所示，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于纸面的匀强磁场(未画出)．一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O.已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变．不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( )
A．1∶2 B．2∶1 C.eq \r(2)∶2 D.eq \r(2)∶1
任务二、会分析带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
指导：研究带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的问题，应按照“一找圆心， 二求半径r＝eq \f(mv,qB)， 三求周期T＝eq \f(2πm,qB)或时间”的基本思路分析。
1．圆心的确定方法：两线定一点
2．半径的确定
半径的计算一般利用几何知识解直角三角形求解．
3．粒子在磁场中运动时间的确定
(1）t＝eq \f(α,360°)T(或t＝eq \f(α,2π)T)．
(2)当v一定时，粒子在磁场中运动的时间t＝eq \f(l,v)，l为带电粒子通过的弧长．
4、有关圆周运动的几何结论：
（1）.粒子从一直线边界射入磁场后，又从同一边界射出，
（2）.速度偏向角φ，圆心角α和弦切角θ的关系，
【例2】.如图所示，在xOy平面内，y≥0的区域有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、带电量大小为q的粒子从原点O沿与x轴正方向成60°角方向以v0射入，粒子的重力不计，求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场时的位置。
【针对训练】2如图所示，一束电子(电子电荷量为e)以与上边界夹角为60°的速度v由A点射入磁感应强度为B、宽度为d的平行边界的匀强磁场中，在C点穿出磁场时的速度方向与磁场下边界垂直.则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间是多少？
【例3】如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为eq \f(1,2)B和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，最后经过x轴离开第一象限.粒子在磁场中运动的时间为（ ）
A.eq \f(5πm,6qB) B.eq \f(7πm,6qB) C.eq \f(11πm,6qB) D.eq \f(13πm,6qB)
【达标训练·限时检测】
1、关于带电粒子在匀强磁场中的运动，下列说法正确的是（ ）
A.带电粒子飞入匀强磁场后，一定做匀速圆周运动
B.静止的带电粒子在匀强磁场中将会做匀加速直线运动
C.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时洛伦兹力的方向总是和运动方向垂直
D.当洛伦兹力方向和运动方向垂直时，带电粒子在匀强磁场中的运动一定是匀速圆周运动
2、如图所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场.其中穿过a点的粒子的速率v1与MN垂直；穿过b点的粒子的速率v2与MN成60°角，设两粒子从S点到a、b两点所需时间分别为t1和t2，则t1∶t2为(粒子的重力不计)（ ）
A.1∶3 B.4∶3 C.1∶1 D.3∶2
3.如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，在xOy平面内，从原点O处与x轴正方向成θ角(0