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磁場中圓周運動的規律

生活 更新时间:2024-11-19 23:18:01

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)1

帶電粒子在磁場中隻受洛倫茲力時,帶電粒子将做圓周運動。很多同學平面幾何學的“非常”不好(恕我直言),作圖時工具不準備(最多的是學洛倫茲力了,不帶圓規!),作圖的态度不端正(再次恕我直言)!

老師們真是氣不打一處來!

可是,生氣又能怎樣呢?人家還是不會呀!

好吧!

氣過了,還是想辦法,慢慢教吧!

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)2


一、已知粒子“速度”怎麼“畫圓”?

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)3

已知一粒子在磁場中向右運動,

①若其将逆時針轉動,請畫出粒子的軌迹

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)4

如上圖:學生們畫的五花八門,有時候真的是“啼笑皆非”,又好氣、又好笑!

那麼應該怎麼畫呢?

如下圖:

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)5

該軌迹圓的直徑應該與該速度垂直!

②若其将順時針轉動,請畫出粒子的軌迹

如下圖:

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)6

兩張圖合到一起,作比較看的更清楚!

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)7

總結:

已知粒子速度時,其圓軌迹的圓心O在速度的垂線上,并且一條直徑垂直速度!

逆時針,粒子向速度左側偏轉;順時針,粒子向速度右側偏轉(面朝速度)


二、進階訓練——常見的三組圓

第一組:有公共“弦

同種粒子從P點進入磁場,都從Q點離開磁場,PQ之間為粒子的運動軌迹。

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)8

觀察得:

①各圓的圓心均在PQ的中垂線上

②各軌迹中,有一個軌迹圓最小——即以PQ為直徑的圓

③粒子在P點進入磁場時速度大小不同——圓軌迹半徑不同

④粒子在P點進入磁場時速度方向不同——各圓在P點的切線不同


第二組:有公共“切線”,切點為P

切線即粒子在P點的速度方向。

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)9

觀察得:

①各軌迹圓的圓心均在切線過P點的垂線上

②各粒子在P點時速度方向一緻——公共切線

③各粒子在P點時速度大小不同——圓半徑不同


第三組:半徑相同,同交于一點

粒子在P點向各個方向運動

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)10

觀察得:

①各軌迹圓的半徑相同

②各粒子在P點時速度方向不同

③各粒子在P點時速度大小相同


不熟悉的同學需要多畫幾次,體會其中的幾何特點!

三、對照練習:

練習1:參考第一組圓的特點。

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)11

如圖所示,平面直角坐标系中,P和Q分别為x軸和y軸上的點,它們到O點的距離均為d,磁感應強度大小為B的磁場垂直xOy平面向裡。一個質量為m、帶電荷量為 q的粒子從P點以一定初速度沿不同方向射入第一象限,恰好經過Q點,不計重力,則粒子的初速度不可能為

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)12

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答案:A


練習2:參考第二組圓的特點

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如圖所示,圓形區域内有垂直于紙面的勻強磁場,三個質量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c,以不同速率對準圓心O沿着AO方向射入磁場,其運動軌迹如圖。若帶電粒子隻受磁場力作用,則下列說法正确的是

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)15

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答案:BC


練習3:參考第三組圓的特點

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答案:A


總結:

磁場教學中,讓學生體會圓的幾何知識是重點,把各種常見的幾何問題,從題目中提煉出來,單獨訓練,效果可能會好一點!

大家仁者見仁智者見智,共同提高教學質量和學習效率!

磁場中圓周運動的規律(提升篇必看磁場中的三組)19

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