课件 1.3.4 带电粒子在匀强磁场运动的多解问题-高中物理选择性必修2（新教材同步课件）

带电粒子在匀强磁场运动的 多解问题 讲师：石云 物 理 选择性必修 第二册 情境导入 知识海洋 1. 带电粒子电性不确定形成多解 带电粒子可能带正电，也可能带负电，粒子在磁场中的运动轨迹不同。如图所示，带电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，若带正电，其轨迹为a；若带负电，其轨迹为b。 多解问题 知识海洋 2. 磁场方向的不确定形成多解 磁感应强度是矢量，若题目只告诉了磁感应强度的大小，而未具体指出磁感应强度的方向，必须考虑磁感应强度方向有两种情况。如图所示，带正电的粒子以速率v垂直进入匀强磁场，若B垂直纸面向里，其轨迹为a；若B垂直纸面向外，其轨迹为b。 多解问题 知识海洋 3. 临界状态不唯一形成多解 带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于带电粒子的运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过去了，也可能转过180°从入射面边界反向飞出，如图所示，于是形成多解。 多解问题 知识海洋 4. 运动的往复性形成多解 带电粒子在部分是电场、部分是磁场（组合场）的空间中运动时，运动往往具有往复性，如图所示，从而形成多解。 多解问题 知识海洋 5. 解决多解问题的方法 解题的关键是充分考虑问题的各种可能性，认真分析其物理过程，画出各种可能的运动轨迹，找出隐含的几何关系，综合运用数学、物理知识求解。 当粒子的运动具有往复性时，注意考虑粒子的总路程包括电场中的路程和磁场中的路程，求出两场中的路程然后求和。 多解问题 应用探究 例. 如图所示，在x轴上方有匀强磁场，磁感应强度为B，在x轴下方有匀强电场，场强为E，方向如图所示，PQ是一个垂直于x轴的屏幕，O点到PQ的距离为L，有一个质量为m、电荷量为－q的带电粒子(重力不计)，从y轴的M点由静止释放，最后垂直打在PQ上。求： （1） M点到O点的距离； 应用探究 例. 如图所示，在x轴上方有匀强磁场，磁感应强度为B，在x轴下方有匀强电场，场强为E，方向如图所示，PQ是一个垂直于x轴的屏幕，O点到PQ的距离为L，有一个质量为m、电荷量为－q的带电粒子(重力不计)，从y轴的M点由静止释放，最后垂直打在PQ上。求： （1） M点到O点的距离； 设在磁场中做圆周运动的半径为r，由洛伦兹力提供向心力，有 解析：（1）粒子的运动轨迹如图所示。设粒子进入磁场时的速度为 v， M离O点的 距离为y，由运动学公式有 ，可得 由题意有 ， ； 联立解得 应用探究 例. 如图所示，在x轴上方有匀强磁场，磁感应强度为B，在x轴下方有匀强电场，场强为E，方向如图所示，PQ是一个垂直于x轴的屏幕，O点到PQ的距离为L，有一个质量为m、电荷量为－q的带电粒子(重力不计)，从y轴的M点由静止释放，最后垂直打在PQ上。求： （2）粒子在整个运动过程中的路程s 。 解析：（2）粒子运动的总路程包括电场中的路程和磁场中的路程，则 课堂小结 1 2 3 4 带电粒子在 匀强磁场运动的 多解问题 带电粒子电性不确定 磁场方向不确定 运动的往复性 临界状态不唯一 SKNAHT THANKS $$