带电粒子在磁场中的运动动态圆法市公开课一等奖省赛课微课金奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,用“动态圆”处理,带电粒子在磁场中运动问题,第1页,三种基本情景,情景,确定量,不确定量,问题,一,带电粒子电性、电量入射点位置、V方向以及磁感应强度B,V大小,1、全部带电粒子,圆周运动圆心组成怎样图形？,2、带电粒子运动轨迹所经过区域？,二,带电粒子电性、电量入射点位置、V大小以及磁感应强度B,V方向,三,V大小和方向、带电粒子电性、电量,以及磁感应强度B,入射点位置（平移）,第2页,B,v,F,第3页,三种基本情景,情景,确定量,不确定量,问题,一,带电粒子电性、电量入射点位置、V方向以及磁感应强度B,V大小,1、全部带电粒子,圆周运动圆心组成怎样图形？,2、带电粒子运动轨迹所经过区域？,二,带电粒子电性、电量入射点位置、V大小以及磁感应强度B,V方向,三,V大小和方向、带电粒子电性、电量,以及磁感应强度B,入射点位置（平移）,第4页,B,v,第5页,三种基本情景,情景,确定量,不确定量,问题,一,带电粒子电性、电量入射点位置、V方向以及磁感应强度B,V大小,1、全部带电粒子,圆周运动圆心组成怎样图形？,2、带电粒子运动轨迹所经过区域？,二,带电粒子电性、电量入射点位置、V大小以及磁感应强度B,V方向,三,V大小和方向、带电粒子电性、电量,以及磁感应强度B,入射点位置（平移）,第6页,V,B,第7页,三种基本情景,情景,动态图形,动态效果,一,二,三,缩放,旋转,平移,第8页,题型一：磁场直线有界,如图所表示，,A,、,B,为水平放置无限长平行板，板间距离为,d,，,A,板上有一电子源,P,，,Q,点为,P,点正上方,B,板上一点，在纸面内从,P,点向,Q,点发射速度大小不限电子，若垂直纸面向里方向加一匀强磁场，磁场感应强度为,B,，已知电子质量为,m,，电量为,q,，不计电子重力及电子间相互作用力，且电子打到板上均被吸收，并转移到大地，求电子击在,A,、,B,两板上范围？,第9页,A,B,P,Q,E,F,第10页,题型二：磁场三角形有界,第11页,v,A,v,A,v,A,v,A,v,A,B,C,D,第12页,v,A,v,A,R,B,D,C,第13页,1如图，电子源S能在图示纸面360范围内发射速率相同电子（质量为m，电量为e），M、N是足够大竖直挡板，与S水平距离OSL，挡板左侧是垂直纸面向里，磁感应强度为B匀强磁场。,（1）要使发射电子能抵达挡板，电子速度最少为多大？,（2）若S发射电子速率为eBL/m时，挡板被电子击中范围有多大？,M,O,L,N,S,第14页,2如图,在一水平放置平板MN上方有匀强磁场,磁感应强度大小为B,磁场方向垂直于纸面向里,许多质量为m,带电量为+q粒子,以相同速率v沿位于纸面内各个方向,由小孔O射入磁场区域,不计重力,不计粒子间相互影响.以下图中阴影部分表示带电粒子可能经过区域,其中R=mv/qB.哪个图是正确?,M,N,B,O,2R,R,2R,M,N,O,2R,R,2R,M,N,O,2R,2R,2R,M,N,O,R,2R,2R,M,N,O,D.,A.,B.,C.,第15页,解：带电量为+q粒子,以相同速率v沿位于纸面内各个方向,由小孔O射入磁场区域,由R=mv/qB,各个粒子在磁场中运动半径均相同,在磁场中运动轨迹圆圆心是在以O为圆心、,以R=mv/qB为半径1/2圆弧上,如图虚线示:各粒子运动轨迹如图实线示:带电粒子可能经过区域阴影部分如图斜线示,2R,R,2R,M,N,O,第16页,即时应用,O,ABC,第17页,如图所表示，在,0 xa,、,0ya/2,范围内有垂直于,xy,平面向外匀强磁场，磁感应强度大小为,B,，坐标原点,O,处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为,m,、电荷量为,q,带正电粒子，它们速度大小相同，速度方向均在,xy,平面内，与,y,轴正方向夹角分布在,090,范围内，已知粒子在磁场中做圆周运动半径介于,a/2,到,a,之间从发射粒子到粒子全部离开磁场经历时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期四分之一，求最终离开磁场粒子从粒子源射出时,（1）速度大小及方向？,题型三：磁场矩形有界,第18页,y,x,O,a/,2,a,C,第19页,C,第20页,由几何关系得：,第21页,题型四：磁场非规则区域有界,如图所表示，在,xOy,平面内有许多电子（质量为,m,，电量为,e,），从坐标原点,O,不停以相同大小速度沿不一样方向射入,I,象限，现加一个垂直于,xOy,平面向里磁感应强度为B匀强磁场，要求这些电子穿过该磁场后都能平行于,x,轴向,+x,方向运动，试求符合该条件磁场最小面积？,x,y,v,0,第22页,V,y,x,第23页,小结,一、思维过程：,经过动态圆建立物理情景,渐变到突变（注意边界情况或者是约束条件,临界状态,（利用几何关系）,二、物理思想和方法：,旋转法 缩放法 平移法,第24页,补充讲评,第25页,热点考向1,带电粒子在磁场中运动之,多解问题,【典例1】,(18分)(延安一模)如图所表示，在x0区域中，存在磁感应强度大小分别为B,1,与B,2,匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，且B,1,大于B,2,，一个带负电、比荷为k粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出，粒子重力不计。,(1)求粒子在两个磁场中运动轨道半径；,(2)假如B,1,=2B,2,，则粒子再次回到原点时运动了多长时间？,(3)要使该粒子经过一段时间后又经过O点，B,1,与B,2,比值应满足什么条件？,第26页,训练1:,(西安模拟)如图甲所表示,竖直挡板MN左侧空间有方向竖直向上匀强电场和垂直纸面向里水平匀强磁场,电场和磁场范围足够大,电场强度E=40N/C,磁感应强度B随时间t改变关系图像如图乙所表示,选定磁场垂直纸面向里为正方向。t=0时刻,一质量m=810,-4,kg、电荷量q=+210,-4,C微粒在O点含有竖直向下速度v=0.12m/s,O是挡板MN上一点,直线OO与挡板MN垂直,g取10m/s,2,。求：,(1)微粒再次经过直线OO时与O点距离;,(2)微粒在运动过程中离开直线OO最大高度;,(3)水平移动挡板,使微粒能垂直射到挡板上,挡板与O点间距离应满足条件。,第27页,(1)粒子从P点运动到O点时间最少是多少？,(2)粒子运动速度可能是多少？,训练2:,如图所表示，在坐标系xOy中，第一象限内充满着两个匀强磁场a和b，OP为分界限，在区域a中，磁感应强度为2B，方向垂直于纸面向里；在区域b中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，P点坐标为(4l、3l)。一质量为m、电荷量为q带正电粒子从P点沿y轴负方向射入区域b，经过一段时间后，粒子恰能经过原点O，不计粒子重力，,sin,370.6，,cos,370.8。求：,第28页,带电粒子在有界磁场中运动临界问题三种几何关系,(1)刚好穿出磁场边界条件是带电粒子在磁场中运动轨迹与边界相切。,(2)当粒子运动速率v一定时，粒子经过弧长(或弦长)越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动时间越长。,(3)当粒子运动速率v改变时，带电粒子在匀强磁场中运动轨迹对应圆心角越大，其在磁场中运动时间越长。,热点考向2,带电粒子在有界匀强磁场中临界问题,第29页,1.(单项选择)比荷为电子以速度,v,0,沿,AB,边射入边长为,a,等边三角形匀强磁场区域中，如图所表示，为使电子从,BC,边穿出磁场，磁感应强度,B,取值范围为(),A,B,B,B,C,B,D,B,B,第30页,【典例2】,(多项选择)(黄冈一模)如图所表示，有一垂直于纸面向外有界匀强磁场，磁场磁感应强度为B，其边界为一边长为L正三角形(边界上有磁场)，A、B、C为三角形三个顶点。现有一质量为m、电荷量为+q粒子(不计重力)，以速度 从AB边上某点P既垂直于AB边又垂直于磁场方向射入，然后从BC边上某点Q射出。若从P点射入该粒子能从Q点射出，则(),第31页,训练1.(,唐山一模)如图所表示，两平行金属板AB中间有相互垂直匀强电场和匀强磁场。A板带正电荷，B板带等量负电荷，电场强度为E；磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B,1,。平行金属板右侧有一挡板M，中间有小孔O，OO是平行于两金属板中心线。挡板右侧有垂直纸面向外匀强磁场，磁感应强度为B,2,。CD为磁场B,2,边界上一绝缘板，它与M板夹角=45，OC=a，现有大量质量均为m，含有各种不一样电荷量、不一样速度带电粒子(不计重力)，自O点沿OO方向进入电磁场区域，其中有些粒子沿直线OO方向运动，并进入匀强磁场B,2,中，求：,(1)进入匀强磁场B,2,带电粒子速度；,(2)能击中绝缘板CD粒子中，所带,电荷量最大值；,(3)绝缘板CD上被带电粒子击中区域长度。,第32页,训练,2,在如图所表示平面直角坐标系,xOy,中，有一个圆形区域匀强磁场,(,图中未画出,),，磁场方向垂直于,xOy,平面,O,点为该圆形区域边界上一点.现有一质量为,m,，带电荷量为,q,带电粒子,(,重力不计,),从,O,点开始以初速度,v,0,沿,x,方向进入磁场,粒子经过,y,轴上,P,点时速度方向与,y,方向夹角为,30,.,已知,OP,L,，求：,(1),磁感应强度大小和方向；,(2),该圆形区域最小面积,第33页,感激指导！,第34页,