动态圆问题教案

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动态圆平衡问题备课组名称高三物理授课教师宇授课时间 目标设计：1、进一步掌握带电粒子在有界磁场中运动的临界、极值问题.2、会用“平移圆”“旋转圆”“放缩圆”，找出对应临界状态或极值的轨迹.问题设计：（教学环节及方法）一、新课引入1、高考真题展示、分析，提出课题内容《动态圆问题》。2、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动有那些模型？ 二、建立模型和探究模型题型一　“平移圆”模型适用条件：粒子源发射速度大小、方向一定，入射点不同但在同一直线上的同种带电粒子进入匀强磁场时，它们做匀速圆周运动的半径相同，若入射速度大小为v0，则半径R＝，如图所示轨迹圆圆心共线：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在同一直线上，该直线与入射点的连线平行题型二　“旋转圆”模型适用条件：粒子源发射速度大小一定、方向不同的同种带电粒子进入匀强磁场时，它们在磁场中做匀速圆周运动的半径相同，若入射初速度大小为v0，则圆周运动轨迹半径为R＝，如图所示轨迹圆圆心共圆：如图，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在以入射点P为圆心、半径R＝的圆上题型三　“放缩圆”模型适用条件：粒子源发射速度方向一定，大小不同的同种带电粒子进入匀强磁场时，这些带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径随速度的变化而变化　轨迹圆圆心共线：如图所示(图中只画出粒子带正电的情景)，速度v越大，运动半径也越大．可以发现这些带电粒子射入磁场后，它们运动轨迹的圆心在垂直初速度方向的直线PP′上三、课堂小结四、习题应用题目设计（一）：预习题1.(2017·全国卷Ⅱ·18)如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同的方向射入磁场，若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上．不计重力及带电粒子之间的相互作用，则v2∶v1 为(　　)A.∶2      B.∶1      C.∶1   D．3∶2.如图所示，垂直纸面向里的有界匀强磁场的宽度为d，在纸面内，相同的带正电的粒子(不计重力)从左边界的A点以大小相同的初速度，沿各种方向垂直射入磁场，有些粒子从右边界射出磁场，有些粒子从左边界射出磁场．已知粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，周期为T，且R＝d，下列说法中正确的是(　　)A．从右边界射出的粒子在磁场中最短的运动时间是TB．从右边界射出的粒子在磁场中最长的运动时间是TC．从左边界射出的粒子在磁场中运动时间相同都是TD．从左边界射出的粒子在磁场中有最长的运动时间是T3.如图所示为边长为L的正方形有界匀强磁场ABCD，带电粒子从A点沿AB方向射入磁场，恰好从C点飞出磁场；若带电粒子以相同的速度从AD的中点P垂直AD射入磁场，从DC边的M点飞出磁场(M点未画出)．设粒子从A点运动到C点所用的时间为t1，由P点运动到M点所用时间为t2(带电粒子重力不计)，则t1∶t2为(　　)A．2∶1      B．2∶3    C．3∶2   D.∶4．(多选)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，板不带电．现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是(　　) A．使粒子的速度v<     B．使粒子的速度v>C．使粒子的速率v>     D．使粒子的速度<v<题目设计（二）：课堂题   缄默情境下学生自主学习活动时间      分钟 练习1　(多选)(多选)如图所示，在CAD所围的区域内存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场垂直于纸面向外，AD、AC边界的夹角∠DAC＝30°，质量为m、电荷量为＋q的粒子可在边界AD上的不同点射入，入射速度垂直AD且垂直磁场，若入射速度大小为 ，不计粒子重力，求(1).粒子在磁场中运动的半径为；(2).粒子在什么范围内射入，不会从AC边界离开磁场区域；  练习2　如图所示，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B＝0.30 T．磁场内有一块足够大的平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离l＝32 cm处，有一个点状的α粒子放射源S，它向各个方向发射α粒子，α粒子的速度都是v＝3.0×106 m/s.已知α粒子的电荷量与质量之比＝5.0×107 C/kg.若只考虑在图纸平面内运动的α粒子，则感光板ab上被α粒子打中区域的长度是多少？(不计粒子的重力)   练习3　(2020·全国卷Ⅲ·18)真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示．一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场．已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力．为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为(　　)A.      B.     C.      D.练习4　(2020·全国卷Ⅰ·18)一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径．一束质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率．不计粒子之间的相互作用．在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为(　　)A.  B.  C.  D.教学反思