带电粒子在匀强磁场中的运动【教学目标】1．理解洛伦兹力对粒子不做功。2．理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。3．会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们与哪些因素有关。【教学重点】带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。【教学难点】带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。【教学过程】一、温故知新1．安培力与洛伦兹力安培力是洛伦兹力的宏观体现，洛伦兹力是安培力的微观描述。2．洛伦兹力方向：用左手定则大小：（为与的夹角）猜想：带电例子在磁场中的运动径迹是怎样的？二、新课教学（一）带电粒子在匀强磁场中的运动1．探究一：（小组讨论）带电粒子在磁场中的运动已知带电粒子质量为m，电荷量为q，速度大小为v，磁感应强度为B，以下列不同方式进入磁场将做什么运动？（不计重力）（1）v∥B进入磁场（2）v⊥B进入磁场（3）斜射入磁场
学生回答：（1）v∥B进入磁场F=0，匀速直线运动（2）v⊥B进入磁场F=qvB，匀速圆周运动（3）带电粒子斜射入磁场F=qvBsinθ，螺旋运动2．探究二：实验验证：用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的运动教师介绍洛伦兹力演示仪并演示各情况下的粒子运动情况，验证以上推理。（二）带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期1．推导半径根据上面所讲，v⊥B进入磁场，电荷做匀速圆周运动，其匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，则：，得：。可以看出，；，2．验证：演示观察带电粒子的运动径迹3．推导周期由圆周运动的周期得：周期跟轨道半径和运动速度无关。三、巩固练习
1．如图所示，在正交的匀强电场和匀强磁场区域内（磁场垂直纸面向里），有一离子（不计重力）从匀强电场左边飞入，恰能沿直线飞过此区域，则（）A．若离子带正电，E方向应向下B．若离子带负电，E方向应向上C．若离子带正电，E方向应向上D．不管离子带何种电荷，E的方向都向下2．ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面（即纸面），并且指向纸外，有一束粒子对准a端射入弯管，如图所示，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子，则（）A．只有速度大小一定的粒子可沿中心线通过弯管B．只有质量大小一定的粒子可沿中心线通过弯管C．只有动量大小一定的粒子可沿中心线通过弯管D．只有动能大小一定的粒子可沿中心线通过弯管3．质子和α粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的各运动量间的关系正确的是（）A．速度之比为2:1B．周期之比为1:2C．半径之比为1:2D．角速度之比为1:14．如图所示，一颗带电粒子（重力不计）在匀强磁场中沿图中轨道运动，中央是一簿绝缘板，粒子在穿过绝缘板时有动能损失，由图可知（）A．粒子的动动方向是abcdeB．粒子带正电C．粒子的运动方向是edcbaD．粒子在下半周期比上半周期所用时间长5．如图所示，正、负电子初速度垂直于磁场方向，沿与边界成30°角的方向射入匀强磁场中，求它们在磁场中的运动时间之比。
6．如图所示的矩形abcd范围内有垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场，且ab长度为L，现有荷质比为q/m的正高离子在a处沿ab方向射入磁场，求离子通过磁场后的横向偏移y和偏向角（设离子刚好从C点飞出）。参考答案1．AD2．C3．B4．BC5．1:56．
