1、高三物理公开课第 1 页 共 6 页带电粒子在复合场中的运动教案课题名称 带电粒子在复合场中的运动课时安排 1 课时 授课人 赵忠海一考情分析学习目标 重点：掌握对带电粒子在电场或磁场中运动进行分析的基本力学方法及解题思路；难点：学会作出带电粒子在复合场中运动轨迹图象的方法。二学习内容带电粒子在电场或磁场中运动基本知识电加速（匀加速直线运动） 力学分析方法受力特点：电场力与速度在同一直线上 运动特点：匀变速直线运动能量观点：动能定理 21mvUq动力学观点：牛顿第二定律及运动学方程dmUqaadvt212电偏转（类平抛运动） 力学分析方法受力特点：电场力与速度垂直，竖直向下运动特点：类平抛运动
2、动力学观点：运动的合成与分解水平方向：匀速直线运动 tvL1竖直方向：初速度为零的匀加速直线运动Eqa21tyty离开电场时速度21yv1tanvy能量观点：动能定理 212mUq磁偏转模型（匀速圆周运动） 几何处理方法 力学分析定圆心画出轨迹，求半径画圆心角1.定圆心基本方法：在入射点及出射点分别作出垂直线，两线交点即是圆心；2.由轨迹图找出几何关系：常见找出三角形（特别是直角三角形，包含轨迹半径及已知边长）3.速度偏向角等于轨迹所对的圆心角受力特点：洛仑兹力总与速度垂直，且不做功 运动特点：匀速圆周运动动力学观点：牛顿第二定律及圆周运动物理量关系rvmqB2TTt2例题分析及方法总结高三物
3、理公开课第 2 页 共 6 页27 （20 分）电视机的显像管中，电子速的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为 U的加速电场后，进一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区中心为 O，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过 O 点而打到屏幕的中心 M 点。为了让电子束射到屏幕边缘 P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度 ，此时磁场的磁感应强度 B 应为多少？（1）审题：审清题目已知物理量及符号 未知物理量及符号 关键字眼及语句 挖掘题目隐含的条件（2）运动过程分析：运动过程分析第一阶段 第二阶段受力特点 运动特点 物理规律 受力特点 运动特点 物理规律只受电场力，电场力与速度在
4、同一直线匀加速直线运动动能定理 021mvqu只受洛伦兹力，洛伦兹力与速度垂直匀速圆周运动牛顿第二定律 rmvqB2（3）规范解答过程：必要的文字说明；作出准确受力分析图及运动轨迹图；建立准确物理方程解：（1）带电粒子在电场中加速运动，由动能定理得 021mveu粒子经电场加速射入磁场时的速度 v方向水平向右 md带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力RveB2带电粒子运动轨迹如图所示，由几何关系可知rRsin可得 eudmB21拓展问题解答：带电粒子在复合场中做匀变速直线运动，答案：AD拓展问题：（2012 年高考）18.如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一
5、直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子A.所受重力与电场力平衡B.电势能逐渐增加C.动能逐渐增加D.做匀变速直线运动拓展小结：对带电粒子进行受力特点及运动特点，是解题的前提；高三物理公开课第 3 页 共 6 页24（18 分）如图所示，在 y0 的空间中存在匀强电场，场强沿 y 轴负方向；在 y0 的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直 xy 平面（纸面）向外。一电量为 q、质量为 m 的带正电的运动粒子，经过 y 轴上y h 处的点 P1时速率为 v0，方向沿 x 轴正方向；然后，经过 x 轴上 x2 h 处的 P2点进入磁场，并经过 y 轴上 y 处
6、的 P3点。不计重力。求（l）电场强度的大小。（2）粒子到达 P2时速度的大小和方向。（3）磁感应强度的大小。运动过程分析第一阶段 第二阶段受力特点 运动特点 物理规律 受力特点 运动特点 物理规律只受电场力电场力与速度垂直类平抛运动 牛顿第二定律运动学公式只受洛伦兹力洛伦兹力与速度垂直匀速圆周运动牛顿第二定律圆周运动规律解：（1）带电粒子在电场中做类平抛运动 轴： xtvh02轴： y200tan1yyvvattmEq带电粒子的场强为 hq（2）带电粒子离开电场时速度为 v045v带电粒子进入磁场做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力 rvmqB2运动轨迹如图所，由几何关系可知 045cos2h
7、r磁感应强度 qhmvB0高三物理公开课第 4 页 共 6 页24.(19 分)在同时存在匀强电场和匀强磁场空间中取正交坐标系 Oxyz(z 轴正方向竖直向上),如图所示.已知电场方向沿 z 轴正方向,场强大小为 E;磁场方向沿 y 轴正方向,磁感应强度的大小为 B;重力加速度为 g.问:一质量为 m、带电量为+q 的从原点出发的质点能否在坐标轴（x、y、z）上以速度 v 做匀速运动？若能，m、q、E、B、v 及 g 应满足怎样的关系？若不能，说明理由。第一种情况：mg qE,由平衡条件知洛仑兹力 f 沿 z 轴正向，粒子以 v 沿 x 轴正向运动由匀速运动易知其条件是：mgqE=qvB第二种
8、情况：mgqE,则 f 沿 z 轴负方向 ，粒子以 v 沿 x 轴负向运动，由匀速运动知条件是：qEmg=qvB高三物理公开课第 5 页 共 6 页（汕头市统考）如图所示，在一底边长为2 L， 45的等腰三角形区域内( O为底边中点)有垂直纸面向外的匀强磁场. 现有一质量为 m，电量为 q的带正电粒子从静止开始经过电势差为 U的电场加速后，从 O点垂直于 AB进入磁场，不计重力与空气阻力的影响.(1)粒子经电场加速射入磁场时的速度？(2)磁感应强度 B为多少时，粒子能以最大的圆周半径偏转后打到 OA板？(3)增加磁感应强度的大小，可以再延长粒子在磁场中的运动时间，求粒子在磁场中运动的极限时间.
9、(不计粒子与 AB板碰撞的作用时间，设粒子与 AB板碰撞前后，电量保持不变并以相同的速率反弹)参考解答：依题意，粒子经电场加速射入磁场时的速度为 v由 （2 分）1mvqU得 （1 分）v要使圆周半径最大，则粒子的圆周轨迹应与 AC 边相切，设圆周半径为 R由图中几何关系：（3 分）Lsin由洛仑兹力提供向心力：（2 分）RvmqB2联立解得 （2 分）qLUm)1(设粒子运动圆周半径为 r， ，当 r 越小，最后一次打到 AB 板的点越靠近 A 端点，在磁场中圆qBv周运动累积路程越大，时间越长. 当 r 为无穷小，经过 n 个半圆运动，最后一次打到 A 点. 有：（2 分）rLn圆周运动周
10、期：（2 分）vT最长的极限时间 （2 分）ntm由式得： （2 分）qUmLvtm2课外作业二UA BOCLA BOCULRA BOCL U高三物理公开课第 6 页 共 6 页如图所示，匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的且宽度相等均为 d，电场方向在纸面内竖直向下，而磁场方向垂直纸面向里。一带正电粒子(重力不计)从 0 点以速度 V0沿垂直电场方向进入电场，从 A 点射出电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的偏转位移为电场宽度的一半，当粒子从磁场右边界上 C 点穿出磁场时速度方向与进入电场 0 点时的速度方向一致，求：(1)粒子进入磁场时的速度 V 为多少?(2)电场强度 E 和磁感应强度 B 的比值 E/B；(3)粒子在电、磁场中运动的总时间。解：（1）粒子在电场偏转垂直电场方向 tVd0平行电场方向 y2解得 Vy=V0 (1 分) 3到达 A 点的速度为 020Vy进入磁场时速度方向与水平方向成 45（2）在电场中Vy=at 解得 mEqaqdmVE20在磁场中粒子做匀速圆周运动，如图所示，由图得圆周运动半径dR245sin0又 得 VqBqdVRB0所以 0E（3）由 式得粒子在电场中运动时间 粒子在磁场中做圆周运动的圆心角为 1 01Vdt 4粒子在磁场运动时间 024/Rt运动总时间 0214)(Vdt
