第一章 专题一 带电粒子在匀强磁场运动的多解问题 课件-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第一章 安培力与洛伦兹力 专题一：带电粒子在匀强磁场运动的 多解问题 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。 多解问题 a b 若带负电，其轨迹为 若带正电，其轨迹为 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。 多解问题 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 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 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，如图所示电子竖直向上射入磁场，从而形成多解。 多解问题 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 例：如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN是它的下边界。现有质量为m、电荷量为q的带电粒子与MN成30°角垂直射入磁场，求：粒子在磁场中运动的时间t？。 随堂练习 例：（多选）一质量为m，电量为q的负电荷在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定的正电荷沿固定的光滑桌面做匀速圆周运动，若磁场方向垂直于它的运动平面，且作用在负电荷的电场力恰好是磁场力的三倍，则负电荷做圆周运动的角速度可能是（   ）。 A:  B:  C:  D:  随堂练习 AC 例：长为L的水平极板间,有垂直纸面向内的匀强磁场,如图所示,磁感强度为B,板间距离也为L,板不带电,现有质量为m,电量为q的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,对于粒子的速度有什么要求? 随堂练习 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，PQ到O点的距离为L，有一质量为m，电荷量为-q的粒子（不计重力），从y轴的M点由静止释放，最后垂直打在PQ上。求： （1）M点的y坐标； （2）粒子在整个运动过程中的路程s。 随堂练习 随堂练习 随堂练习 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 小 结 $