高中物理 第三章 磁場(chǎng) 6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件 新人教版選修3-1

1、1第三章磁場(chǎng)磁場(chǎng)6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡及做功情況了解質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理341 1課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達(dá)標(biāo)課堂達(dá)標(biāo)5 5課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)5課課 前前 預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí)6 1運(yùn)動(dòng)軌跡： 帶電粒子(不計(jì)重力)以一定的速度v進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)： (1)當(dāng)vB時(shí)，帶電粒子將做_運(yùn)動(dòng)。 (2)當(dāng)vB時(shí)，帶電粒子將做_運(yùn)動(dòng)。 2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)： (1)運(yùn)動(dòng)條件： 不計(jì)重力的帶電粒子沿著與磁場(chǎng)_的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)勻速直線勻速直線 勻速圓周勻速圓周 垂直垂直

2、 7 (2)洛倫茲力的作用： 提供帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的_，即qvB_。 (3)半徑和周期公式 半徑：r_；周期：T_。 帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與粒子_和_無關(guān)。向心力向心力 速度速度運(yùn)動(dòng)半徑運(yùn)動(dòng)半徑 8 用來分析各種元素的同位素并測(cè)量其質(zhì)量及含量百分比的儀器。 1構(gòu)造 如圖所示，主要由以下幾部分組成： 帶電粒子注射器 加速電場(chǎng)(U) _ _ 照相底片質(zhì)譜儀速度選擇器速度選擇器(B1、E) 偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(B2) 9qU qvB 10 1構(gòu)造圖回旋加速器11 2工作原理 (1)電場(chǎng)的特點(diǎn)及作用 特點(diǎn)：兩個(gè)D形盒之間的窄縫區(qū)域存在_的電場(chǎng)。 作用：帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時(shí)被_。 (2)

3、磁場(chǎng)的特點(diǎn)及作用 特點(diǎn)：D形盒處于與盒面垂直的_磁場(chǎng)中。 作用：帶電粒子在洛倫茲力作用下做_運(yùn)動(dòng)，從而改變運(yùn)動(dòng)方向，_ 周期后再次進(jìn)入電場(chǎng)。周期性變化周期性變化 加速加速 勻強(qiáng)勻強(qiáng) 勻速圓周勻速圓周 半個(gè)半個(gè) 12 判一判 (1)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。() (2)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度越大，半徑越大。() (3)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度越大，周期越大。() (4)利用質(zhì)譜儀可以測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。() (5)回旋加速器的加速電壓越高，帶電粒子獲得的最終動(dòng)能越大。() 13D 1415課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究16 這三個(gè)軌跡都是圓嗎？對(duì)應(yīng)的粒子的

4、速度大小相等嗎？ 提示：是圓；速度不相等v3v2v1探究一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)17 1兩種常見的運(yùn)動(dòng)情況： (1)勻速直線運(yùn)動(dòng)：帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向平行(相同或相反)，此時(shí)帶電粒子所受洛倫茲力為零，帶電粒子將以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)：帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由于洛倫茲力始終和運(yùn)動(dòng)方向垂直，因此不改變速度大小，但是不停地改變速度方向，所以帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。1819 3有界磁場(chǎng)內(nèi)部分圓周軌跡的分析方法： (1)圓心的確定 已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的

5、交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖a所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。 已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖b所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。2021D 2223B 2425探究二質(zhì)譜儀26272829 解題指導(dǎo)：解答此類問題要做到： (1)對(duì)帶電粒子進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析。 (2)選取合適的規(guī)律，建立方程求解。3031D 3233探究三回旋加速器34 提示：(1)磁場(chǎng)的作用是使帶電粒子回旋，電場(chǎng)的作用是使帶電粒子加速。動(dòng)能的增加量為qU。 (2)交流電源的周期應(yīng)等于帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的

6、周期。 (3)粒子的最大動(dòng)能決定于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒的半徑R。353637D 38 解題指導(dǎo)：深入理解回旋加速器的工作原理是解題的基礎(chǔ)。39B 40 解析：回旋加速器可以加速正電荷，也可以加速負(fù)電荷。故A錯(cuò)誤?；匦铀倨骼秒妶?chǎng)加速，在磁場(chǎng)中速度大小不變，運(yùn)用磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)。故B正確。離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期與加速交變電壓的周期相等。故C、D錯(cuò)誤。故選B。41素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升42 1解題程序三步法 (1)畫軌跡 即確定圓心，幾何方法求半徑并畫出軌跡。 (2)找聯(lián)系 軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間相聯(lián)系，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與周期、圓心角相聯(lián)系。 (3)用規(guī)律 即牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式。帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律43 2帶電粒