物理選修3-1.1

1、物理選修物理選修3-1第三章第6節(jié) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)劉建霞【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1理解帶電粒子的初度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂理解帶電粒子的初度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂 直時(shí)，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。直時(shí)，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。2會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 的半徑公式的半徑公式r=mv/qB、周期公式、周期公式T=2m/qB，知道，知道它們與哪些因素有關(guān)，并會(huì)應(yīng)用它們解答有關(guān)問題。它們與哪些因素有關(guān)，并會(huì)應(yīng)用它們解答有關(guān)問題。 （本節(jié)不計(jì)粒子重力）（本節(jié)不計(jì)粒子重力）新課導(dǎo)學(xué)：新課導(dǎo)學(xué)：自主研習(xí)：自主研習(xí)：閱

2、讀教材第閱讀教材第99頁(yè)完成以下填空：頁(yè)完成以下填空：?jiǎn)栴}一：?jiǎn)栴}一：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）1洛倫茲力演示儀的構(gòu)造和工作原理：A.洛倫茲力演示儀的工作原理電子束由_產(chǎn)生，玻璃泡內(nèi)充有_，在電子束通過時(shí)能夠顯示_。勵(lì)磁線圈能夠在兩個(gè)線圈之間產(chǎn)生_， 磁場(chǎng)的方向與_平行。電子速度的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度可以分別通過_和_來(lái)調(diào)節(jié)。勵(lì)磁線圈的電流勵(lì)磁線圈的電流電子槍電子槍稀薄的氣體稀薄的氣體電子的徑跡電子的徑跡勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)兩個(gè)線圈中心的連線兩個(gè)線圈中心的連線電子槍的加速電壓電子槍的加速電壓B.用洛倫茲力演示儀觀察運(yùn)動(dòng)電子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)（電子速度方向與磁場(chǎng)方向垂直垂直演示前，演示前，先討論

3、以下徑跡先討論以下徑跡)（1）不加磁場(chǎng)時(shí)，觀察電子束的徑跡（2）加垂直紙面向外的磁場(chǎng)時(shí)，觀察電子束的徑跡（3）保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，增大出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化（4）保持出射電子的速度不變，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，觀察電子束徑跡的變化半徑變大半徑變大直線直線圓圓半徑變小半徑變小實(shí)驗(yàn)結(jié)論:沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在子，在_運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周新課導(dǎo)學(xué)：新課導(dǎo)學(xué)：自主研習(xí)：自主研習(xí)：?jiǎn)栴}二：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（理論分析）問題二：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（理論分析）一帶電量為一帶電量為 q ，質(zhì)量為，質(zhì)量

4、為m ，速度為，速度為v的帶電粒子（不計(jì)的帶電粒子（不計(jì)重力）垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為重力）垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如右圖所示。請(qǐng)思考下列問題：圖所示。請(qǐng)思考下列問題：帶電粒子所受的洛倫茲力帶電粒子所受的洛倫茲力F的方向與的方向與 速度速度v 的方向是什么關(guān)系？的方向是什么關(guān)系？帶電粒子所受的洛倫茲力帶電粒子所受的洛倫茲力F改變粒子運(yùn)動(dòng)速度改變粒子運(yùn)動(dòng)速度v的大小的大小和方向嗎？做功嗎？和方向嗎？做功嗎？帶電粒子所受的洛倫茲力帶電粒子所受的洛倫茲力F的方向和大小是否變化？的方向和大小是否變化？大小不變大小不變,方向時(shí)刻變化方向時(shí)刻變化垂直垂直只改變速度的方向，不做功只

5、改變速度的方向，不做功帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由誰(shuí)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由誰(shuí)提供？提供？請(qǐng)利用圓周運(yùn)動(dòng)和磁場(chǎng)的有關(guān)知識(shí)推導(dǎo)：帶電粒子在勻請(qǐng)利用圓周運(yùn)動(dòng)和磁場(chǎng)的有關(guān)知識(shí)推導(dǎo)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半R和運(yùn)動(dòng)周期和運(yùn)動(dòng)周期T表達(dá)表達(dá)式。并總結(jié)它們與帶電粒子的速度和該磁場(chǎng)的關(guān)系。式。并總結(jié)它們與帶電粒子的速度和該磁場(chǎng)的關(guān)系。由qvB=mv/r 得r=mv/qB,又T=2r/v 得T=2m/qB洛倫茲力洛倫茲力課堂檢測(cè)課堂檢測(cè):1.洛倫茲力使帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列各圖洛倫茲力使帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)

6、中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列各圖中均標(biāo)有帶正電荷粒子的運(yùn)動(dòng)速度中均標(biāo)有帶正電荷粒子的運(yùn)動(dòng)速度v、洛倫茲力、洛倫茲力F及磁場(chǎng)及磁場(chǎng)B的方的方向，虛線圓表示粒子的軌跡，其中可能正確的是（向，虛線圓表示粒子的軌跡，其中可能正確的是（ ）2(多選多選)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如果又在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如果又順利垂直進(jìn)入另一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來(lái)磁感應(yīng)強(qiáng)度順利垂直進(jìn)入另一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來(lái)磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)倍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則（磁場(chǎng)中，則（ ）A、粒子的速率加倍，周期減半、粒子的速率加倍，周期減半 B、粒子速率不變，軌道半徑減半、粒子速率不變，軌道半徑減半C、粒子速率減半，

7、軌道半徑變?yōu)樵瓉?lái)的、粒子速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉?lái)的1/4D、粒子速率不變，周期減半、粒子速率不變，周期減半BDA3. （全國(guó)卷全國(guó)卷I）如圖，如圖，MN為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)（未畫出）。一場(chǎng)（未畫出）。一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點(diǎn)垂直于鋁板向上射點(diǎn)垂直于鋁板向上射出，從出，從Q點(diǎn)穿過鋁板后到達(dá)點(diǎn)穿過鋁板后到達(dá)PQ的中點(diǎn)的中點(diǎn)O，已知粒子穿，已知粒子穿越鋁板時(shí)，其動(dòng)能損失一半，速度方向和電荷量不變，越鋁板時(shí)，其動(dòng)能損失一半，速度方向和電荷量不變，不計(jì)重力。鋁板上方和下方的磁感

8、應(yīng)強(qiáng)度不計(jì)重力。鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度 大小之比為（大小之比為（ ） A2 B C1 D4.同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如右圖所示，則可知：其運(yùn)動(dòng)軌跡如右圖所示，則可知： （1）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度值有幾個(gè)？）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度值有幾個(gè)？（2）這些速度的大小關(guān)系為）這些速度的大小關(guān)系為 （3）三束粒子從）三束粒子從O點(diǎn)出發(fā)分別到達(dá)點(diǎn)出發(fā)分別到達(dá)1、2、3點(diǎn)所用時(shí)間點(diǎn)所用時(shí)間的大小關(guān)系為的大小關(guān)系為 三個(gè)t1=t2=t3V3V2V1D溫馨提示溫馨提示：T=2m/qB r=mv/qB5.已知氚核的質(zhì)量約為質(zhì)子的三倍

9、已知氚核的質(zhì)量約為質(zhì)子的三倍,帶正電荷電荷量為帶正電荷電荷量為一個(gè)元電荷一個(gè)元電荷,粒子即氦原子核粒子即氦原子核,質(zhì)量約為質(zhì)子的四倍質(zhì)量約為質(zhì)子的四倍,帶正電荷帶正電荷,電荷量為元電荷的兩倍電荷量為元電荷的兩倍.現(xiàn)在質(zhì)子、氚核和現(xiàn)在質(zhì)子、氚核和粒子在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)粒子在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),求它們的求它們的速度大小相等時(shí)的運(yùn)動(dòng)半徑之比速度大小相等時(shí)的運(yùn)動(dòng)半徑之比及及運(yùn)動(dòng)周期之比：運(yùn)動(dòng)周期之比：解：由解：由qvB=mv2/R得半徑得半徑R=mv/qB又各粒子的又各粒子的v、B相同相同, 且且m1：m2：m3=1：3：4 q1：q2：q3=1：1：2,因此因此R1:R2:R3=m1/q1:m2/q2:m3/q3=1：3：2又又T=2 R/v得得T=2 m/qB因此因此T1:T2:T3=m1/q1:m2/q2:m3/q3=1:3:2課堂小結(jié)：1、沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的