《2020屆高考物理一輪 專題25 帶電粒子在勻強磁場中的運動學案 新課標》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《2020屆高考物理一輪 專題25 帶電粒子在勻強磁場中的運動學案 新課標(10頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、2020屆高三新課標物理一輪原創(chuàng)精品學案 專題25 帶電粒子在勻強磁場中的運動 教學目標:1掌握帶電粒子在磁場中運動問題的分析方法2提高運用數(shù)學知識解決物理問題的能力本講重點:建立帶電粒子在磁場中運動的物理情景本講難點:物理情(圖)景與解析幾何知識有機結合,將物理問題化歸為數(shù)學問題思想方法:數(shù)理結合,建模和化歸的思想方法解題思維流程:題給文字信息建立物理圖景化歸為幾何問題還原為物理結論(構建物理圖景(模型)是關鍵、化歸為幾何問題是手段)考點點撥:1帶電粒子在單邊界磁場中的勻速圓周運動2帶電粒子在雙邊界磁場中的勻速圓周運動3帶電粒子在矩形邊界磁場中的勻速圓周運動4帶電粒子在圓形界磁場中的勻速圓周
2、運動第一課時(二)重難點闡釋帶電粒子在磁場中的運動大體包含五種常見情景:無邊界磁場,單邊界磁場,雙邊界磁場,矩形界磁場,圓形界磁場。帶電粒子在磁場中的運動問題,綜合性較強,解這類問題往往要用到圓周運動的知識、洛倫茲力、還要牽涉到數(shù)學中的平面幾何、解析幾何知識。因此,解此類試題,除了運用常規(guī)的解題思路(畫草圖、找“圓心”、定“半徑”)之外,更應側重于運用數(shù)學知識進行分析。二、高考要點精析(一)無邊界磁場:粒子軌跡為完整的圓。(二)單邊界磁場:軌跡為部分圓弧??键c點撥關鍵提示:連接入射點和出射點(或軌跡上任兩點)得到弦,做速度方向的垂線(亦即洛倫茲力方向)和弦的中垂線,交點即為圓心。幾何關系:(弦
3、長),(如圖所示)【例1】如圖,在一水平放置的平板MN的上方有勻強磁場,磁感應強度的大小為B,磁場方向垂直于紙面向里。許多質量為m帶電量為q的粒子,以相同的速率v沿位于紙面內的各個方向,由小孔O射入磁場區(qū)域。不計重力,不計粒子間的相互影響。下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域,其中Rmv/Bq。哪個圖是正確的?A B C D 方法提煉:涉及大量粒子的運動問題時,可轉化為一個粒子以各個速度方向射入磁場,畫出幾個特殊速度方向時粒子運動的情況,依此類推,即可找出粒子可能的運動區(qū)域。拓展粒子運動軌跡的圓心如何運動?以入射點為圓心、以粒子運動半徑為半徑的圓弧。(四)矩形界磁場【例3】如圖所示, 一
4、足夠長的矩形區(qū)域abcd內充滿磁感應強度為B,方向垂直紙面向里的勻強磁場?,F(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊的中點O處垂直磁場射入一速度方向跟ad邊夾角為30,大小為v0的帶電粒子。已知粒子質量為m,電量為+q,ad邊長為L,重力影響忽略不計。(1)試求粒子能從ab邊上射出磁場的v0的大小范圍?(2)問粒子在磁場中運動的最長時間是多少?在這種情況下,粒子從磁場區(qū)域的某條邊射出,試求射出點在這條邊上的范圍。注意:粒子在矩形界磁場中的運動多伴有臨界問題與極值問題r vRvO/O第二課時(五)圓形界磁場考點點撥關鍵提示:畫好輔助線(半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線)。偏角可由求出。經(jīng)歷時間由得出(如圖)。注意:由對
5、稱性,射出線的反向延長線必過磁場圓的圓心??键c精煉針對練習3電視機的顯像管中,電子束的偏轉是用磁偏轉技術實現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場后,進入一圓形勻強磁場區(qū)域,如圖所示。磁場方向垂直于圓面。磁場區(qū)中心為O,半徑為r。當不加磁場時,電子束將通過O點而打到屏幕的中心M點。為了讓電子束射到屏幕邊緣P點,需要加一勻強磁場,使電子束偏轉一已知角度,此時磁場的磁感應強度B應為多少?第三課時三、考點落實訓練考點落實訓練參考答案1解析:(1)離子的初速度與勻強磁場的方向垂直,在洛侖茲力作用下,做勻速圓周運動。設圓半徑為r,則據(jù)牛頓第二定律可得: ,解得如圖所示,離了回到屏S上的位置A與O點的距離為:AO=2r所以(2)當離子到位置P時,圓心角:因為,所以yxoBvvaO/3解:軌跡如圖,由射入、射出點的半徑可找到圓心O/,并得出半徑為;射出點坐標為(0,)。