第一章 4 第1课时　利用磁场控制带电粒子运动（课件 学案 练习）高中物理 教科版（2019）选择性必修第二册

(课件网) 第1课时　利用磁场控制带电粒子运动 核心素 养目标 1.了解带电粒子在磁场中的偏转及其应用。 2.会分析带电粒子在有界磁场中的运动问题。 3.会处理带电粒子在磁场中运动的临界和多解问题 目 录 01. 基础知识·准落实 02. 核心要点·快突破 03. 教学效果·勤检测 04. 课时训练·提素能 基础知识·准落实 梳理归纳 自主学习 01 知识点一　利用磁场控制带电粒子运动 带电粒子射出磁场时的速度方向与射入磁场时相比偏转了θ角，如图所示，由几何关系得tan＝，因此对于一定的带电粒子（m、q一 定），可以通过调节B和v0的大小来控制粒子的偏转角度θ。 知识点二　利用磁场控制粒子的运动方向的特点 　只改变带电粒子的运动 ，不改变带电粒子的速度 。 方向　 大 小　 【情景思辨】 　早期电视机使用的显像管，是利用随电视信号变化的磁场控制电子 束的运动路径，如图所示。 判断下列说法正误。 （1）磁场和电场都可以控制带电粒子的运动方向。 （　√　） （2）显像管中的线圈产生的磁场是不变化的。 （　×　） （3）电子束撞击荧光屏时荧光屏会发光。 （　√　） （4）利用磁场控制带电粒子，既能改变粒子的运动方向，又能改变 粒子的动能。 （　×　） √ × √ × 核心要点·快突破 互动探究 深化认知 02 要点一　利用磁场控制带电粒子运动 1. 研究带电粒子在匀强磁场中运动问题的三个关键点 关键点1： 定圆心 方法①圆心一定在速度的垂线上： 作两点（通常选入射点和出射点） 速度的垂线，两条垂线的交点即为 圆心，如图甲 方法②圆心一定在弦的中垂线上： 作弦PM的中垂线，与其中一点速度 的垂线的交点即为圆心，如图乙 关键点 2：求半 径 几何法 若已知出射点相对于入射点侧移距离 x，则满足R2＝d2＋（R－x）2 关键点 3：明确 几个角 度关系 速度的偏转角φ等于圆心角θ，等于弦 切角α的2倍 进、出同一直线边界时速度方向与该 边界的夹角相等 2. 带电粒子在磁场中的运动时间的两种计算方法 （1）利用弧长求解，t＝。 （2）利用圆心角求解，t＝T。 3. 带电粒子在三类有界磁场中的运动轨迹特点 （1）直线边界：进出磁场具有对称性。 （2）平行边界：存在临界条件。 （3）圆形边界：沿径向射入必沿径向射出。 【典例1】　如图所示，一带电荷量为2.0×10－9 C、质量为1.8×10－ 16 kg的粒子，在直线上一点O沿与直线夹角为30°方向进入磁感应强 度为B的匀强磁场中，经过1.5×10－6 s后到达直线上另一点P。 （1）求粒子做圆周运动的周期； 答案： 1.8×10－6 s　 解析： 作出粒子轨迹，可知粒子由O到P 的大圆弧所对的圆心角为300°，则＝周 期T＝t＝×1.5×10－6 s＝1.8×10－6 s。 （2）求磁感应强度B的大小； 答案： 0.314 T 解析：粒子做圆周运动所需的向心力由洛伦兹力提供，则Bqv＝ ，又T＝ 所以B＝＝T＝0.314 T。 （3）若O、P之间的距离为0.1 m，则粒子的运动速度多大？ 答案： 3.49×105 m/s 解析：由几何知识可知，半径R＝lOP＝0.1 m 故粒子的速度v＝＝m/s≈3.49×105 m/s。 【典例2】　在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁 感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。一 个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿x轴负方 向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿y轴正方向飞出。 （1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷； 答案： 负电荷　　 解析： 粒子的运动轨迹如图所示，由 左手定则可知，该粒子带负电荷。 粒子由A点射入，由C点飞出，其速度方向 改变了90°角，则粒子轨迹半径R＝r， 又qvB＝m，则粒子的比荷＝。 （2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为 B'，该粒子 ... ...