高中物理 第三章 磁场 6 带电粒子在匀强磁场中的运动课件 新人教版选修3-1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章,磁场,6带电粒子在匀强磁场中的运动,1,掌握带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹及做功情况,了解质谱仪和回旋加速器的工作原理,2,3,1,课前预习,2,课内探究,3,素养提升,4,课堂达标,5,课时作业,4,课 前 预 习,5,1运动轨迹：,带电粒子(不计重力)以一定的速度,v,进入磁感应强度为,B,的匀强磁场时：,(1)当,v,B,时，带电粒子将做_运动。,(2)当,v,B,时，带电粒子将做_运动。,2,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动：,(1)运动条件：,不计重力的带电粒子沿着与磁场_的方向进入匀强磁场。,带电粒子在匀强磁场中的运动,匀速直线,匀速圆周,垂直,6,(2)洛伦兹力的作用：,提供带电粒子做圆周运动的_，即,q,v,B,_。,(3)半径和周期公式,半径：,r,_；,周期：,T,_。,带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期与粒子_和_无关。,向心力,速度,运动半径,7,用来分析各种元素的同位素并测量其质量及含量百分比的仪器。,1,构造,如图所示，主要由以下几部分组成：,带电粒子注射器,加速电场(,U,),_,_,照相底片,质谱仪,速度选择器(,B,1,、,E,),偏转磁场(,B,2,),8,qU,q,v,B,9,1构造图,回旋加速器,10,2工作原理,(1)电场的特点及作用,特点：两个,D,形盒之间的窄缝区域存在_的电场。,作用：带电粒子经过该区域时被_。,(2)磁场的特点及作用,特点：,D,形盒处于与盒面垂直的_磁场中。,作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做_运动，从而改变运动方向，_ 周期后再次进入电场。,周期性变化,加速,匀强,匀速圆周,半个,11,判一判,(1)带电粒子在匀强磁场中一定做匀速圆周运动。(,),(2)带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，半径越大。(,),(3)带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，周期越大。(,),(4)利用质谱仪可以测定带电粒子的质量和分析同位素。(,),(5)回旋加速器的加速电压越高，带电粒子获得的最终动能越大。(,),12,D,13,14,课 内 探 究,15,这三个轨迹都是圆吗？对应的粒子的速度大小相等吗？,提示：,是圆；速度不相等,v,3,v,2,v,1,探究一带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动,16,1两种常见的运动情况：,(1)匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为零，带电粒子将以速度,v,做匀速直线运动。,(2)匀速圆周运动：带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力始终和运动方向垂直，因此不改变速度大小，但是不停地改变速度方向，所以带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力。,17,18,3有界磁场内部分圆周轨迹的分析方法：,(1)圆心的确定,已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图a所示，图中,P,为入射点，,M,为出射点)。,已知入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图b所示，图中,P,为入射点，,M,为出射点)。,19,20,D,21,22,B,23,24,探究二质谱仪,25,26,27,28,解题指导：解答此类问题要做到：,(1)对带电粒子进行正确的受力分析和运动过程分析。,(2)选取合适的规律，建立方程求解。,29,30,D,31,32,探究三回旋加速器,33,提示：,(1)磁场的作用是使带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒子加速。动能的增加量为,qU,。,(2)交流电源的周期应等于带电粒子在磁场中运动的周期。,(3)粒子的最大动能决定于磁感应强度,B,和D形盒的半径,R,。,34,35,36,D,37,解题指导：,深入理解回旋加速器的工作原理是解题的基础。,38,B,39,解析：,回旋加速器可以加速正电荷，也可以加速负电荷。故A错误。回旋加速器利用电场加速，在磁场中速度大小不变，运用磁场偏转。故B正确。离子在磁场中做圆周运动的周期与加速交变电压的周期相等。故C、D错误。故选B。,40,素 养 提 升,41,1解题程序三步法,(1)画轨迹,即确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹。,(2)找联系,轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期、圆心角相联系。,(3)用规律,即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式。,带电粒子在有界磁场中的运动规律,42,2带电粒子在不同边界磁场中的运动轨迹,(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示),43,(2)平行边界(存在临界条件，如图所示),44,(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示),45,D,46,47,48,