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教学目标 1 ．使学生掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律． 2 ．培养学生应用平面几何知识解决物理问题的能力． 3 ．进行理论联系实际的思想教育．

教学目标 1 ．使学生掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律． 2 ．培养学生应用平面几何知识解决物理问题的能力． 3 ．进行理论联系实际的思想教育．. 教学重点、难点分析 1 ．如何确定圆运动的圆心和轨迹． 2 ．如何运用数学工具解决物理问题 ．. 公式：周期： T= 半径： R=. 匀强磁场，求以下几种情况下，它们轨道半径之比及周期之比各是多少？（ 1 ）以相同速率射入磁场；（ 2 ）以相同动量射入磁场；（ 3 ）以相同动能射入磁场．. 圆运动的圆心的确定：

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教学目标 1 ．使学生掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律． 2 ．培养学生应用平面几何知识解决物理问题的能力． 3 ．进行理论联系实际的思想教育．

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Presentation Transcript

  1. 教学目标 • 1．使学生掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律． • 2．培养学生应用平面几何知识解决物理问题的能力． • 3．进行理论联系实际的思想教育．

  2. 教学重点、难点分析 • 1．如何确定圆运动的圆心和轨迹． • 2．如何运用数学工具解决物理问题．

  3. 公式：周期：T= • 半径：R=

  4. 匀强磁场，求以下几种情况下，它们轨道半径之比及周期之比各是多少？（1）以相同速率射入磁场；（2）以相同动量射入磁场；（3）以相同动能射入磁场．匀强磁场，求以下几种情况下，它们轨道半径之比及周期之比各是多少？（1）以相同速率射入磁场；（2）以相同动量射入磁场；（3）以相同动能射入磁场．

  5. 圆运动的圆心的确定： • 1．利用洛仑兹力的方向永远指向圆心的特点，只要找到圆运动两个点上的洛仑兹力的方向，其延长线的交点必为圆心． • 2．利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心

  6. abcd为绝缘挡板围成的正方形区域，其边长为L，在这个区域内存在着磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．正、负电子分别从ab挡板中点K，沿垂直挡板ab方向射入场中，其质量为m，电量为e．若从d、P两点都有粒子射出，则正、负电子的入射abcd为绝缘挡板围成的正方形区域，其边长为L，在这个区域内存在着磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．正、负电子分别从ab挡板中点K，沿垂直挡板ab方向射入场中，其质量为m，电量为e．若从d、P两点都有粒子射出，则正、负电子的入射 • 速度分别为多少？ • （其中bP=L/4）

  7. 21H核和 31H核在匀强磁场中以相同的动能沿垂直于磁感线方向运动　　 [] • A．氚核运动半径较大，氚核先回到出发点 • B．氚核运动半径较大，氚核先回到出发点 • C．氚核运动半径较大，氚核先回到出发点 • D．氚核运动半径较大，氚核先回到出发点

  8. 质谱仪是测定带电粒子质量的一种工具，从离子源S产生质量为m，带电量为q的正离子，其初速度可视为零，离子经电压U加速，进入磁感应强度为B的匀强磁场，沿半圆运动到达记录它的照相底片P上，测得P到进入磁场处的距离为L，如图所示，则离子的质量是多大？质谱仪是测定带电粒子质量的一种工具，从离子源S产生质量为m，带电量为q的正离子，其初速度可视为零，离子经电压U加速，进入磁感应强度为B的匀强磁场，沿半圆运动到达记录它的照相底片P上，测得P到进入磁场处的距离为L，如图所示，则离子的质量是多大？

  9. 一质量为m、带电量为e的电子，以一定的初速度从M小孔进入一磁感强度为B的匀强磁场中，磁场是一具有弹性绝缘内壁、半径为R的圆柱形磁场。电子初速度指向圆心o，它与内壁先后碰撞两次（能量无损失）又恰好从M孔射出，试求：（1）电子的初速度大小；一质量为m、带电量为e的电子，以一定的初速度从M小孔进入一磁感强度为B的匀强磁场中，磁场是一具有弹性绝缘内壁、半径为R的圆柱形磁场。电子初速度指向圆心o，它与内壁先后碰撞两次（能量无损失）又恰好从M孔射出，试求：（1）电子的初速度大小； • （2）电子在磁场内 • 运动的时间。

  10. 一束质量、速度和电量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转．如果让这些不发生偏转的离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入后一磁场的离子，可得出结论（ ） • A．它们的动能一定各不相同 B．它们的电量一定各不相同C．它们的质量一定各不相同 D．它们的电量与质量之比一定各不相同

  11. 如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其它条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（）如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其它条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（） • A.在b、a之间某点 • B.在n、a之间某点 • C.a点 • D.在a、m之间某点 C

  12. 如图 1-5-1所示，有一磁场强度 B＝9.1×10－4T的匀强磁场，C、D为垂直于磁场方向的同一平面内的两点，它们之间的距离l＝0.05m，今有一电子在此磁场中运动，它经过C点的速度υ的方向和磁场垂直，且与CD之间的夹角θ＝30°． • （1）电子在C点时所受磁场力的方向如何？ • （2）若此电子在运动后来又经过D点，则它的速度应是多大？ • （3）电子从C点到D点所用的时间是多少？（电子的质量m＝9.1×10－31kg，电子的电量e＝1.6×10－19C）

  13. 13．绝缘光滑斜槽轨道与一竖直放置半径为R=0.5m的绝缘光滑圆形轨道相接，圆形轨道处在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。有一质量m=1×10—4kg、电荷量q=1.6×10—3C的带正电球，从斜槽上A点由静止滑下，当A距地面高H多大时，球恰能通过圆轨道的最高点。13．绝缘光滑斜槽轨道与一竖直放置半径为R=0.5m的绝缘光滑圆形轨道相接，圆形轨道处在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。有一质量m=1×10—4kg、电荷量q=1.6×10—3C的带正电球，从斜槽上A点由静止滑下，当A距地面高H多大时，球恰能通过圆轨道的最高点。

  14. 16．如图是一宽D=8cm的同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域，一束带电粒子（重力不计）以速度v0垂直射入时恰好不改变运动方向。若粒子射入时只有电场，可测得粒子束穿过电场时沿竖直方向向上偏了3.2cm；若粒子射入时只有磁场，问（1）粒子在磁场中的运动情况如何？（2）粒子离开磁场时偏离原方向多少距离？16．如图是一宽D=8cm的同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域，一束带电粒子（重力不计）以速度v0垂直射入时恰好不改变运动方向。若粒子射入时只有电场，可测得粒子束穿过电场时沿竖直方向向上偏了3.2cm；若粒子射入时只有磁场，问（1）粒子在磁场中的运动情况如何？（2）粒子离开磁场时偏离原方向多少距离？

  15. 厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A`之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U=KIB/d，式中的比例系数K称为霍尔系数。厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A`之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U=KIB/d，式中的比例系数K称为霍尔系数。 • 霍尔效应右解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力，当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。

  16. 设电流I是由于电子的定向移动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电量为e。回答下列问题：设电流I是由于电子的定向移动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电量为e。回答下列问题： • （1）达到稳定状态时，比较导体板上侧面A的电势与下侧面A`的电势的高低； • （2）电子所受洛仑兹力的大小为多少？ • （3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为多少？ • （4）由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数为K=1/ne，其中n代表导体板单位体积中电子的个数。

  17. 18（17分）如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B=0.60T，磁场内有一块平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离 处 有一个点状的 放射源S，它向各个方向发射 粒子， 粒子的速度都是 ，已知 粒子的电荷与质量之比 ，现只考虑在 图纸平面中运动的 粒子，求ab上被 粒子打中的区域的长度。

  18. a b S

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