高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修

单击此处编辑母版文本样式,第三章,6,成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1,单击此处编辑母版文本样式,第三章磁场,成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1,成才之路,物理,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修3-1,成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 ,磁,场,第三章,磁场第三章,6带电粒子在匀强磁场中的运动,第三章,6带电粒子在匀强磁场中的运动第三章,学习目标定位,1,课堂情景切入,2,知识自主梳理,3,重点难点突破,4,考点题型设计,6,课 时 作 业,8,课堂知识构建,5,易错案例剖析,7,学习目标定位1课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点,学习目标定位,学习目标定位,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,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,课堂情景切入,课堂情景切入,美国费米实验室的回旋加速器直径长达2km，请你探究分析回旋加速器直径为什么要这样大？,美国费米实验室的回旋加速器直径长达2km，请你探究分析回旋加,知识自主梳理,知识自主梳理,带电粒子在匀强磁场中的运动,1.洛伦兹力的特点,(1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的_，或者说，洛伦兹力对带电粒子不做功。,(2)洛伦兹力方向总与速度方向_，正好起到了向心力的作用。,大小,垂直,带电粒子在匀强磁场中的运动1.洛伦兹力的特点大小垂直,无关,匀速圆周,无关 匀速圆周,质谱仪,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：,质谱仪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,带电粒子注射器,加速电场(,U,),_,_,照相底片,速度选择器(,B,1,、,E,),偏转磁场(,B,2,),速度选择器(B1、E)偏转磁场(B2),qU,q,v,B,qUqvB,1.构造图,回旋加速器,1.构造图回旋加速器,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,2工作原理周期性变化加速匀强匀速圆周半个,重点难点突破,重点难点突破,一、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题,1,圆心的确定,(1)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)。,一、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题,(2)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)。,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,2,带电粒子在不同边界磁场中的运动,(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示),2带电粒子在不同边界磁场中的运动,(2)平行边界(存在临界条件，如图所示),(2)平行边界(存在临界条件，如图所示),(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示),(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示),高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法三步法,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。,二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法三步法,如图所示，两个横截面分别为圆形和正方形的区域内有磁感应强度相同的匀强磁场，圆的直径和正方形的边长相等，两个电子以相同的速度分别飞入两个磁场区域，速度方向均与磁场方向垂直，进入圆形磁场的电子初速度方向对准圆心；进入正方形磁场的电子初速度方向垂直于边界，从中点进入。则下面判断正确的是(),如图所示，两个横截面分别为圆形和正方形的区域内有磁感应强度相,A两电子在两磁场中运动时，其半径一定相同,B两电子在磁场中运动的时间一定不相同,C进入圆形磁场区域的电子一定先飞离磁场,D进入圆形磁场区域的电子一定不会后飞离磁场,答案：,AD,A两电子在两磁场中运动时，其半径一定相同,解析：,两个电子以相同的速度分别飞入两个磁感应强度相同的磁场区域，两电子在两磁场中运动时，其半径一定相同，选项A正确；当运动的轨道半径等于圆形磁场区域的半径时，两电子在磁场中运动的时间都为,T,/4，时间相同，选项B错误；进入圆形磁场区域的电子不一定先飞离磁场，可能二者同时飞出磁场，进入圆形磁场区域的电子一定不会后飞离磁场，选项C错误，D正确。,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,(2)电场的作用：回旋加速器两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速。,(3)交变电压：为保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速，使之能量不断提高，需在窄缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压。,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,答案：,ACD,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,课堂知识构建,课堂知识构建,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,考点题型设计,考点题型设计,如图所示，在,xOy,平面内，,y,0的区域有垂直于,xOy,平面向里的匀强磁场，磁感应强度为,B,，一质量为,m,、带电量大小为,q,的粒子从原点,O,沿与,x,轴正方向成60角方向以,v,0,射入，粒子的重力不计，求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场时的位置。,带电粒子在匀强磁场中的运动,如图所示，在xOy平面内，y0的区域有垂直于xOy平面向,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,答案：,AC,答案：AC,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,质谱仪原理如图所示，,a,为粒子加速器，电压为,U,1,；,b,为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为,B,1,，板间距离为,d,；,c,为偏转分离器，磁感应强度为,B,2,。今有一质量为,m,、电荷量为,e,的正电子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做半径为,R,的匀速圆周运动。求：,关于质谱仪和回旋加速器的问题,质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选,(1)粒子射出加速器时的速度,v,为多少？,(2)速度选择器的电压,U,2,为多少？,(3)粒子在,B,2,磁场中做匀速圆周运动的半径,R,为多大？,(1)粒子射出加速器时的速度v为多少？,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,点评：,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。,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个,D,形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(H)和氦核(He)。下列说法中正确的是(),如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金,A它们的最大速度相同,B它们的最大动能相同,C它们在,D,形盒中运动的周期相同,D仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能,答案：,AC,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,如图所示，位于竖直平面内的坐标系,xOy,，在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为,B,0.5T，还有沿,x,轴负方向的匀强电场，场强大小为,E,2N/C。在其第一象限空间有沿,y,轴负方向的、场强大小也为,E,的匀强电场，并在,y,h,0.4m的区域有磁感应强度也为,B,的垂直于纸面向里的匀强磁场。一个带电荷量为,q,的油滴从图中第三象限的,P,点得到一初速度，恰好能沿,PO,作匀速直线运动(,PO,与,x,轴负方向的夹角为,45)，并从原点,O,进入第一象限。已知重力加速度,g,10m/s,2,，问：,带电粒子在复合场中的运动,如图所示，位于竖直平面内的坐标系xOy，在其第三象限空间有,(1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带何种电荷；,(2)油滴在,P,点得到的初速度大小；,(3)油滴在第一象限运动的时间。,(1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的,解析：,(1)根据受力分析(如图)可知,解析：(1)根据受力分析(如图)可知,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,在平面直角坐标系,xOy,中，第象限存在沿,y,轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为,B,。一质量为,m,、电荷量为,q,的带正电的粒子从,y,轴正半轴上的,M,点以一定的初速度垂直于,y,轴射入电场，经,x,轴上的,N,点与,x,轴正方向成,60角射入磁场，最后从,y,轴负半轴上的,P,点垂直于,y,轴射出磁场，已知,ON,d,，如图所示。不计粒子重力，求：,在平面直角坐标系xOy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场,(1)粒子在磁场中运动的轨道半径,R,；,(2)粒子在,M,点的初速度,v,0,的大小；,(3)粒子从,M,点运动到,P,点的总时间,t,。,(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R；,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,易错案例剖析,易错案例剖析,易错点：,审题不清乱套公式导致错解,案例：,如图所示，带负电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域，射出磁场时速度偏离原方向的角度为60。已知带电粒子质量,m,310,20,kg，电荷量,q,10,13,C，速度,v,0,10,5,m/s。磁场区域的半径,R,10,1,m，不计重力，求磁场的磁感应强度。,易错点：审题不清乱套公式导致错解,高中物理36带电粒子在匀强磁场中的运动ppt课件新人教版选修,正确答案：,0.1T,正确答案：0.1T,