山东省成武一中高中物理 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动教案 新人教版选修31

2026/4/25 23:09:21

时,电源恰好提供正向电压,使粒子在电场中加速。狭缝的两侧是匀强磁场,其作用是当被加速后的粒子射入磁场后,做圆运动,经半个圆周又回到狭缝处,使之射入电场再次加速。 (2)粒子在磁场中做圆周运动的半径与速率成正比,随着每次加速,半径不断增大,而粒子运动的周期与半径、速率无关,所以每隔相相同的时间(半个周期)回到狭缝处,只要电源以相同的周期变化其方向,就可使粒子每到狭缝处刚好得到正向电压而加速。 (三)课堂总结、点评

教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。

点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。

教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。

(四)实例探究

☆带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动

【例1】一个负离子,质量为m,电量大小为q,以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中,如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直,并垂直于图中纸面向里。

(1)求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离。

(2)如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P,证明:直线OP与v O B qB离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系是??t。 θ 2m解析:(1)离子的初速度与匀强磁场的方向垂直,在洛仑兹力作用下,做匀速圆周运动。设圆半径为r,则据牛顿第二定律可得:

P S mvv2Bqv?m ,解得r?

Bqr如图所示,离了回到屏S上的位置A与O点的距离为:AO=2r 所以AO?2mv Bq(2)当离子到位置P时,圆心角:??因为??2?,所以??vtBq?t rmqBt。 2m【例2】如图所示,半径为r的圆形空间内,存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子(不计重力),从A点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中,并从B点射出,∠AOB=120°,则该带电粒子在磁场中运动的时间为_______ A.2πr/3v0 C.πr/3v0

B.23πr/3v0 D.3πr/3v0

解析:首先通过已知条件找到

所对应的圆心O′,由图可知θ=60°,得

AB

v

t=

60??m?T?,但题中已知条件不够,没有此选项,必须另想办法找规律表示t,由圆360?3qB周运动和t= =

R??。其中R为AB弧所对应的轨道半径,由图中ΔOO′A可得R=3r,v所以t=3r×π/3r0,D选项正确。

答案:D

【例3】电子自静止开始经M、N板间(两板间的电压为u)的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中,电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L,如图所示。求匀强磁场的磁感应强度。(已知电子的质量为m,电量为e)

解析:电子在M、N间加速后获得的速度为v,由动能定理得:

12

mv-0=eu 2电子进入磁场后做匀速圆周运动,设其半径为r,则:

v2evB=m

r电子在磁场中的轨迹如图,由几何得:

LL2?d22L2?d2=

r由以上三式得:B=

2LL2?d22mu e★课余作业

完成P108“问题与练习”第1、2、5题。书面完成第3、4题。 ★教学体会

思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花,水中月。


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