高中物理人教版 (新课标)选修36 带电粒子在匀强磁场中的运动授课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修36 带电粒子在匀强磁场中的运动授课ppt课件，共20页。
有三束粒子,它们分别是质子(P)、氚核( )、和粒子α如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里）．在图中，哪个正确表示这三束粒子的运动轨迹[ 　　]？
如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电量都相等的正负离子，从点以相同速度射入磁场中，射入方向与边界成θ角。若不计重力，则正负离子在磁场中A. 运动时间相同B. 运动轨道半径相同C. 重新回到边界时速 度的大小和方向相同D. 重新回到边界点 的位置到点的距离相同
设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示.已知一离子在电场力和洛伦兹力作用下，从静止开始自A沿曲线ACB运动，到达B点时，速度为零，C点为最低点.若不计重力，以下说法正确的是( )A.离子必带正电荷B.A点和B点位于同一高度C.离子在C点时速度最大D.离子到B点后，将沿曲线 返回A点
如图所示，图中虚线所围区域存在水平方向的匀强磁场和匀强电场，且电场和磁场互相垂直。一质量为m、带电为q的小球，从磁场区上方由静止开始自由下落，则小球通过场区时A. 有可能做匀速直线运动B. 有可能做匀速圆周运动C. 有可能做类似平抛运动D. 一定做曲线运动
思路分析与解答：小球开始做自由落体运动，进入场区时受电场力和磁场力及重力作用，重力、电场力大小方向确定（分别沿竖直和水平方向），重力的作用将使速度大小变化，电场力的作用不仅改变速度大小，而且改变速度方向。洛仑兹力方向与速度垂直，其大小方向都将随速度的改变而改变。所以粒子在场中不可能做匀变速运动，更不可能匀速运动，也不可能做匀速圆周运动。本题D正确。在洛仑兹力参与下的运动，只要有任何因素使速度发生变化，洛仑兹力一定要变化，质点就不可能做匀变速运动。
如图所示为电视机显像管及其偏转线圈(L)的示意图，如果发现电视画面的幅度比正常时偏小，可能是下列哪些原因引起的? ( )A.电子枪发射能力减弱，电子数减少B.加速电场的电压过高，电子速率偏大C.偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少D.偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱
如图所示，绝缘丝线下悬挂一个带正电的小球，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，沿圆弧 摆动，不计空气阻力，A、B分别为摆球左、右所能达到的最高点，O为平衡位置．比较摆球A→O过程和B→O过程中，下列说法中正确的是：（　）A．摆动时间B．最低点的速率　C．摆过最低点时线的张力D．左、右两个摆角
如图所示，ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面，并且指向纸外、有一束粒子对准a端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子． [ 　　] A．只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管B．只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管C．只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管D．只有能量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
在 M、 N两条长直导线所在的平面内，一带电粒子的运动轨迹，如图所示．已知两条导线M、N只有一条中有恒定电流，另一条导线中无电流，关于电流、电流方向和粒子带电情况及运动方向，可能是A．M中通有自上而下的恒定电流， 带正电的粒子从b点向a点运动．B．M中通有自上而下的恒定电流， 带负电的粒子从a点向b点运动C．N中通有自下而上的恒定电流， 带正电的粒子从b点向a点运动D．N中通有自下而上的恒定电流， 带负电的粒子从a点向b点运动
两根直线电流在周围空间产生的磁场为非匀强磁场，靠近导线处磁场强，远离导线处磁场弱．所以带电粒子在该磁场中不做匀速圆周运动，而是复杂曲线运动．因为带电粒子在运动中始终只受到洛仑兹力作用，所以可以定性使用圆运动半径规律R=mv/ Bq．由该规律知，磁场越强处，曲率半径越小，曲线越弯曲；反之，曲线弯曲程度越小．解：选项A、B正确．小结：这是一道带电粒子在非匀强磁场中运动的问题，这时粒子做复杂曲线运动，不再是匀速圆周运动．但在定性解决这类问题时可使用前面所分析的半径公式．洛仑兹力永远不做功仍成立．
图中虚线MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外，O是MN上的 一点，从O点可以向磁场区域发射 电量为＋q ,质量为m，速率为v的 粒子，粒子射入磁场时的速度可为 纸面内各个方向.已知先后射入的两 个粒子恰好在磁场中给定P点相遇， P到O的距离为L，不计重力及粒子 间的相互作用.(1)求所考察的粒子在磁场中的轨道半径.(2)求这两个粒子从O点射入磁场的时间间隔.
(1)R＝ (2)Δt＝
如图所示，长L的丝线的一端固定，另一端拴一带正电的小球，小球质量为m，带电 量为q，使丝线与竖直方向成θ角.由静止释放小球，小球运动的空间有方向垂直线面向里的 匀强磁场，磁感应强度为B，求小球运动到最低点时所受丝线的拉力.
如图所示，一质量m、电量q带正电荷小球静止在倾角30°、足够长绝缘光滑斜面．顶端时对斜面压力恰为零．若迅速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上滑行多远？
如图所示，A、B是两块水平放置的金属板，A板带正电，B板带负电，其间匀强电场场强E=1000N/C。所加匀强磁场方向是垂直纸面向里的，磁感强度B=0.2T。（1）带电粒子甲垂直于电场和磁场方向飞入AB板间，恰做匀速直线运动，那么它的速率是多大？（2）带电粒子乙飞入AB板间时的速度方向与甲粒子相同，只是速率大些。飞离此区间时侧移量为0.01m，且偏向A板。设此粒子带正电，带电量大小为电子的2倍。那么在此过程中，电场力、磁场力对粒子各做多少功？离开场区时，粒子的动能变化是多少？
在真空中，半径为r=3×10-2m的圆形区域内，有一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B=0.2T，方向如图所示，一带正电粒子，以初速度v0=106m/s的速度从磁场边界上直径ab一端a点处射入磁场，已知该粒子荷质比为q/m=108C/kg，不计粒子重力，则（1）粒子在磁场中匀速圆周 运动的半径是多少？（2）若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转角，其入射时粒子的方向应如何（以v0与Oa的夹角θ表示）？最大偏转角多大？
（1）圆运动半径可直接代入公式求解．（2）先在圆中画出任意一速度方偏转角为初速度与未速度的夹角，且偏转角等于粒子运动轨迹所对应的圆心角．向入射时，其偏转角为哪个角？如图所示．由图分析知：弦ac是粒子轨 迹上的弦，也是圆形磁场的弦． 因此，弦长的变化一定对应速度偏 转角的变化，也一定对应粒子圆运 动轨迹的圆心角的变化．所以当弦 长为圆形磁场直径时，偏转角最大．
解：（1）设粒子圆运动半径为R，则（2）由图知：弦长最大值为 ab=2r=6×10-2m设速度偏转角最大值为αm，此时初速度方向与ab连线夹角为θ，则 当粒子以与ab夹角为37°斜向右上方入射时，粒子飞离磁场时有最大偏转角，其最大值为74°．
小结：本题所涉及的问题是一个动态问题，即粒子虽然在磁场中均做同一半径的匀速圆周运动，但因其初速度方向变化，使得粒子运动轨迹的长短和位置均发生变化，要会灵活运用平面几何知识去解决．