版物理全程复习方略配套(沪科版)磁场对运动电荷的作用.ppt

【解题指南】解答本题应注意以下两点: (1)根据粒子偏转方向,由左手定则确定粒子带电性质. (2)确定最大半径和最小半径,从而计算最大速度和最小速度分析速度差. 【自主解答】选B、C.根据题意,粒子进入磁场后向右偏转,所受 洛伦兹力方向向右,根据左手定则,粒子应带负电,A错误.粒子能 够从右边缝中射出,则最大半径为 ,最小半径为 ,由于洛 伦兹力充当向心力,所以 ,可得: 所以, 分析可得,B、C正确,D错 误. 【互动探究】保持d、L不变,若先进入磁场的是电子,后改为质 子,要想使射出粒子速度之差的最大值保持不变,应怎样调整磁 场? 【解析】根据 ,质子比荷较小,故应增大磁感应强度B. 由于质子和电子电性相反,故还应将磁场的方向改为垂直于纸面 向外. 答案:见解析 【总结提升】带电粒子在磁场中运动情况的讨论 (1)粒子偏转方向由洛伦兹力方向决定,与磁场方向、粒子的速度方向及带电正、负有关. (2)粒子运动半径与速度大小、磁感应强度大小和比荷有关. (3)粒子运动周期与速度大小无关,只与磁感应强度大小和比荷有关. 带电粒子在不同有界匀强磁场中的运动 【例证2】(15分)如图所示,在空间有一直 角坐标系xOy,直线OP与x轴正方向的夹角 为30°,第一象限内有两个方向都垂直纸面 向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,直线OP是它们 的理想边界,OP上方区域Ⅰ中磁场的磁感应 强度为B.一质量为m,电荷量为q的质子(不计重力,不计质子对磁场的影响)以速度v从O点沿与OP成30°角的方向垂直磁场进入区域Ⅰ,质子先后通过磁场区域Ⅰ和Ⅱ后,恰好垂直打在x轴上的Q点(图中未画出),试求: (1)区域Ⅱ中磁场的磁感应强度大小; (2)Q点到O点的距离. 【解题指南】解答本题应注意以下四点: (1)根据边界条件和粒子入射方向确定粒子在磁场中运动的轨迹、圆心、圆心角等. (2)根据几何关系确定粒子运动轨迹的半径. (3)根据洛伦兹力提供向心力列出关系式确定区域Ⅱ的磁感应强度. (4)根据几何关系确定Q点到O点的距离. 【规范解答】(1)设质子在匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ中 做匀速圆周运动的轨道半径分别为r1和r2,区域Ⅱ中磁感应强度 为B′,由牛顿第二定律得 质子在两区域运动的轨迹如图所示,由几 何关系可知,质子从A点出匀强磁场区域Ⅰ 时的速度方向与OP的夹角为30°,故质子 在匀强磁场区域Ⅰ中运动轨迹对应的圆心角为θ=60° 则△O1OA为等边三角形,即OA=r1 (2分) (2分) 解得区域Ⅱ中磁感应强度为B′=2B (2分) (2)Q点到O点的距离为 (5分) 答案：(1)2B (2) 【总结提升】带电粒子在匀强磁场中运动问题的规范求解 1.一般解题步骤 (1)分析磁场的边界条件,结合粒子进出磁场的条件画出带电粒子运动轨迹,确定圆心.根据几何关系求解半径、圆心角等. (2)根据洛伦兹力提供向心力建立动力学方程,分析已知量和未知量的关系. (3)求解未知量,并进行必要的分析验证. 2.应注意的问题 (1)不同边界条件,粒子运动临界条件不同,应画图加以说明. (2)所用几何关系不需要进行证明. (3)多个粒子参与运动,运动过程比较复杂时,各物理量符号要提前设定,以免混淆. 【变式训练】如图所示,在直角坐标系的第Ⅱ象限和第Ⅳ象限中 的直角三角形区域内,分布着磁感应强度均为B=5.0×10-3 T的 匀强磁场,方向分别垂直纸面向外和向里.质量为m=6.64× 10-27 kg、电荷量为q=+3.2×10-19 C的α粒子(不计α粒子的重 力),由静止开始经加速电压为U=1 205 V的电场(图中未画出)加 速后,从坐标点 处平行于x轴向右运动,并先后通过两 个匀强磁场区域. (1)求α粒子在磁场中的运动半径; (2)在图中画出α粒子从直线x=-4到直线x=4之间的运动轨迹,并在图中标明轨迹与直线x=4交点的坐标; (3)求出α粒子在两个磁场区域偏转所用的总时间. 【解析】(1)粒子在电场中被加速, 由动能定理得 α粒子在磁场中偏转, 由牛顿第二定律得 联立解得 (2)由几何关系可得,α粒子恰好垂直穿过分界线,故正确图像如图所示. (3)带电粒子在磁场中的运动周期 α粒子在两个磁场中分别偏转的弧度为 ,在磁场中的运动总时 间