专题 带电粒子在复合场中的运动 说课课件 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.pptx
带电粒子在复合场中的运动及应用
（学习建议）;（20年北京）19．（10分）如图甲所示，真空中有一长直细金属导线MN，与导线同轴放置一半径为R的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为m，电荷量为e。不考虑出射电子间的相互作用。
（1）可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度：
a．在柱面和导线之间，只加恒定电压；
b．在柱面内，只加与MN平行的匀强磁场。当电压为U0或磁感应强度为B0时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度v0。
（2）撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为a、长度为b的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为I，电子流对该金属片的压强为p。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。;(21年北京)18.(9分)如图所示，M为粒子加速器;N为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从S点释放一初速度为0、质量为m、电荷量为q的带正电粒子，经M加速后恰能以速度v沿直线(图中平行于导体板的虚线)通过N。不计重力。
(1)求粒子加速器M的加速电压U;
(2)求速度选择器N两板间的电场强度正的大小和方向;
(3)仍从S点释放另一初速度为0、质量为2m、电荷量为q的带正电粒子，离开N时粒子偏离图中虚线的距离为d，求该粒子离开N时的动能Ek。;（22年北京）20.（12分）指南针是利用地磁场指示方向的装置，它的广泛使用促进了人们对地磁场的认识。现代科技可以实现对地磁场的精确测量。
（1）如图1所示，两同学把一根长约10m的电线两端用其他导线连接一个电压表，迅速摇动这根电线。若电线中间位置的速度约10m/s，电压表的最大示数约2mV。粗略估算该处地磁场磁感应强度的大小B地；
（2）如图2所示，一矩形金属薄片，其长为a，宽为b，厚为c。大小为I的恒定电流从电极P流入、从电极Q流出，当外加与薄片垂直的匀强磁场时，M、N两电极间产生的电压为U。已知薄片单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e。求磁感应强度的大小B；
（3）假定（2）中的装置足够灵敏，可用来测量北京地区地磁场磁感应强度???大小和方向，请说明测量的思路。
;(24年北京)22.（12分）我国“天宫”空间站采用霍尔推进器控制姿态和修正轨道。图为某种霍尔推进器的放电室（两个半径接近的同轴圆筒间的区域）的示意图。放电室的左、右两端分别为阳极和阴极，间距为d。阴极发射电子，一部分电子进入放电室，另一部分未进入。稳定运行时，可视为放电室内有方向沿轴向向右的匀强电场和匀强磁场，电场强度和磁感应强度大小分别为E和B1；还有方向沿半径向外的径向磁场，大小处处相等。放电室内的大量电子可视为处于阳极附近，在垂直于轴线的平面绕轴线做半径为R的匀速圆周运动（如截面图所示），可与左端注入的氙原子碰撞并使其电离。每个氙离子的质量为M，电荷量为+e，初速度近似为零。氙离子经过电场加速，最终从放电室右端喷出，与阴极发射的未进入放电室的电子刚好完全中和。已知电子的质量为m，电荷量为-e；对于氙离子，仅考虑电场的作用。
（1）求氙离子在放电室内运动的加速度大小a；
（2）求径向磁场的磁感应强度大小B2；
（3）设被电离的氙原子数和进入放电室的电子数之比为常数k，单位时间内阴极发射的电子总数为n，求此霍尔推进器获得的推力大小F。
;2.1.3?能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。
例3?观察阴极射线在磁场中的偏转。
例4?了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。;物理观念
通过对带电粒子在组合场或复合场中的运动问题的研究，进一步强化运动和相互作用观念；通过利用动能定理、能量守恒等思想方法分析相关问题，进一步强化能量观念。
科学思维
通过对带电粒子在组合场或复合场中的运动问题的研究，进一步培养学生的模型建构能力、科学推理能力等科学思维要素。;科学态度与责任
通过利用所学的电场、磁场等知识分析相关科技产品的工作原理，分析科技成果为物理情境的问题，体会利用所学知识解决问题的过程和感受。增强社会责任感和实事求是的科学态度。;重点：
1、带电粒子在复合场中运动的分析方法。
2、质谱仪、速度选择器、霍尔效应、电磁流量计、磁流体发电机、回旋加速器的基本原理和实际应用。
难点：
1、霍尔效应和回旋加速器的原理和应用。
2、模型建构能力的提升。;复合场是指电场、磁场、重力场并存或其中
某两种场并存的场。带电粒子在这些复合场中运
动时，应考虑静电力、洛伦兹力和重力的作用或
其中某两种力的作用，因此对粒子的运动形式的
分析就显得极为重要。;带电粒子在复合场中的运动;带电粒子在复合场中的运动---力和运动的关