人教版選修31 第三章 第6節(jié) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 課件（48張）.ppt

第三章 磁場(chǎng) 6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 課前預(yù)習(xí) 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)v b時(shí) 帶電粒子將做 運(yùn)動(dòng) 2 當(dāng)v b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 勻速圓周 垂直 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(wú)關(guān) 向心力 速度 運(yùn)動(dòng)半徑 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 質(zhì)譜儀 速度選擇器 b1 e 偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng) b2 qu qvb 1 構(gòu)造圖 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) 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 d 課內(nèi)探究 這三個(gè)軌跡都是圓嗎 對(duì)應(yīng)的粒子的速度大小相等嗎 提示 是圓 速度不相等v3 v2 v1 探究一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 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 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(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) 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) d b 探究二質(zhì)譜儀 解題指導(dǎo) 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 探究三回旋加速器 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 d 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) b 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 回旋加速器利用電場(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 素養(yǎng)提升 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 2 帶電粒子