高中物理 第3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

第 三 章 磁場(chǎng)6 帶 電 粒 子 在 勻 強(qiáng) 磁 場(chǎng) 中 的 運(yùn) 動(dòng) 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 如圖是一臺(tái)粒子回旋加速器，它的直徑長(zhǎng)達(dá)2km，請(qǐng)你探究分析回旋加速器直徑為什么要這樣大？ 1 知 識(shí) 自 主 梳 理2 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 突 破3 考 點(diǎn) 題 型 設(shè) 計(jì)4 易 錯(cuò) 案 例 剖 析5 課 堂 知 識(shí) 結(jié) 構(gòu)6 隨 堂 鞏 固 提 升7 課 時(shí) 作 業(yè) 知 識(shí) 自 主 梳 理 1洛 倫 茲 力 的 特 點(diǎn)(1)洛倫茲力不改變帶電粒子速度的_，或者說(shuō)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功。(2)洛倫茲力方向總與速度方向_，正好起到了向心力的作用。帶 電 粒 子 在 勻 強(qiáng) 磁 場(chǎng) 中 的 運(yùn) 動(dòng)知 識(shí) 點(diǎn) 1大小垂直 2帶 電 粒 子 在 勻 強(qiáng) 磁 場(chǎng) 中 的 運(yùn) 動(dòng)(1)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做_運(yùn)動(dòng)。勻速圓周無(wú)關(guān) 用來(lái)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)_照相底片知 識(shí) 點(diǎn) 2 質(zhì) 譜 儀速度選擇器(B1、E)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(B2) qUqvB 1構(gòu) 造 圖知 識(shí) 點(diǎn) 3 回 旋 加 速 器 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(guò)該區(qū)域時(shí)被_。(2)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)。周期性變化加速勻強(qiáng)勻速圓周半個(gè) 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 突 破 1 圓 心 的 確 定(1)已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)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))。一 、 帶 電 粒 子 在 勻 強(qiáng) 磁 場(chǎng) 中 的 勻 速 圓 周 運(yùn) 動(dòng) 問(wèn) 題 (2)已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)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))。 2帶 電 粒 子 在 不 同 邊 界 磁 場(chǎng) 中 的 運(yùn) 動(dòng)(1)直線邊界(進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，如圖所示) (2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示) (3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示) 1畫(huà) 軌 跡即確定圓心，幾何方法求半徑并畫(huà)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。二 、 帶 電 粒 子 在 勻 強(qiáng) 磁 場(chǎng) 中 做 勻 速 圓 周 運(yùn) 動(dòng) 的 程 序 解 題 法 三 步 法 三 、 回 旋 加 速 器 解 析 ：不需要。因?yàn)榱Ｗ舆\(yùn)動(dòng)周期只與磁感應(yīng)強(qiáng)度和比荷有關(guān)。 考 點(diǎn) 題 型 設(shè) 計(jì) 題 型 1 帶 電 粒 子 在 勻 強(qiáng) 磁 場(chǎng) 中 的 運(yùn) 動(dòng) B 點(diǎn) 評(píng) ：處理帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，首先是根據(jù)入射點(diǎn)與出射點(diǎn)畫(huà)出大致軌跡從而確定圓心、半徑，充分利用圓周運(yùn)動(dòng)中的邊角對(duì)稱關(guān)系解題。同時(shí)要充分利用好半徑公式與周期公式，因?yàn)闊o(wú)論求解m、q還是B、v0通常都是根據(jù)這兩個(gè)公式求解的。 D 題 型 2 關(guān) 于 質(zhì) 譜 儀 和 回 旋 加 速 器 的 問(wèn) 題 點(diǎn) 評(píng) ：解答此類問(wèn)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(guò)程分析。(2)選取合適的規(guī)律，建立方程求解。 D 題 型 3 帶 電 粒 子 在 復(fù) 合 場(chǎng) 中 的 運(yùn) 動(dòng) (1)油滴在第三象限運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力三力的大小之比，并指出油滴帶何種電荷；(2)油滴在P點(diǎn)得到的初速度大?。?3)油滴在第一象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。解 析 ： (1)根據(jù)受力分析(如圖)可知，油滴帶負(fù)電荷 (1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向；(2)小球從A點(diǎn)拋出時(shí)初速度v0的大小；(3)A點(diǎn)到x軸的高度h。 易 錯(cuò) 案 例 剖 析 D A在Ekt圖像中應(yīng)有t4t3t3t2t2t1B加速電壓越大，粒子最后獲得的動(dòng)能就越大C粒子加速次數(shù)越多，粒子最大動(dòng)能一定越大 D要想粒子獲得的最大動(dòng)能增大，可增加D形盒的面積易 錯(cuò) 分 析 ：錯(cuò)解1：誤認(rèn)為隨著粒子的速率越來(lái)越大，粒子回旋的周期越來(lái)越小，錯(cuò)選A；錯(cuò)解2：誤認(rèn)為粒子獲得的最大動(dòng)能與加速電壓有關(guān)，錯(cuò)選B；錯(cuò)解3：誤認(rèn)為粒子加速次數(shù)越多，粒子獲得的動(dòng)能越大，錯(cuò)選C。 課 堂 知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 隨 堂 鞏 固 提 升 課 時(shí) 作 業(yè)