屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第章第五節(jié)《帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》人教選修

第五節(jié)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)質(zhì)譜儀

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第五節(jié)課前自主學(xué)案目標(biāo)概覽目標(biāo)概覽學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，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)的半徑、周期公式，并會(huì)用它們解答有關(guān)問題．3．知道質(zhì)譜儀的工作原理．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑和運(yùn)動(dòng)周期．2．確定垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)．課前自主學(xué)案一、演示實(shí)驗(yàn)如圖15－5－1中甲、乙所示圖15－5－11．不加磁場(chǎng)時(shí)，觀察到電子束的徑跡是_________．2．加上磁場(chǎng)時(shí)，電子束的徑跡是_______，增加電子的速度，圓周半徑_____，增強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，圓周半徑_____．一條直線一個(gè)圓增大減小二、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．洛倫茲力不改變帶電粒子速度的_____，或者說(shuō)，洛倫茲力不對(duì)帶電粒子____．2．洛倫茲力總與速度方向_____，正好起到了向心力的作用．3．沿著與磁場(chǎng)方向垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做_____________．大小做功垂直勻速圓周運(yùn)動(dòng)三、質(zhì)譜儀1．質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子的____和分析______的重要工具，其原理示意圖及結(jié)構(gòu)圖如圖15－5－2所示．圖15－5－2質(zhì)量同位素qUqvB圓周的半徑粒子的比荷(q/m)粒子質(zhì)量核心要點(diǎn)突破一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的帶電粒子，它的初速度和所受洛倫茲力的方向都在跟磁場(chǎng)方向垂直的平面內(nèi)，沒有任何作用力使粒子離開這個(gè)平面，所以粒子只能在這個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)．2．垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的帶電粒子，受到的洛倫茲力總跟粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．特別瞞提醒賭：(1坑)只有福垂直田于磁佩感應(yīng)脆強(qiáng)度各方向皮進(jìn)入偶勻強(qiáng)洗磁場(chǎng)衛(wèi)的帶席電粒馬子，視才能耀在磁柏場(chǎng)中袍做勻居速圓晨周運(yùn)遣動(dòng)．(2猶)帶電醬粒子毒做勻啞速圓交周運(yùn)辛動(dòng)的解半徑福與帶殿電粒毫子進(jìn)真入磁隆場(chǎng)時(shí)江速率箏的大激小有疫關(guān)，刃而周房誠(chéng)期與岸速率煮、半幼徑都紫無(wú)關(guān)府．二、遲如何段確定侮軌道濁圓心塔、軌執(zhí)道半配徑和籮偏向標(biāo)角1．已飼知入隆射方發(fā)向和牛出射畜方向膊時(shí)，旋可以粒通過(guò)型入射蠻點(diǎn)和芬出射悄點(diǎn)作哨垂直食于入腰射方銀向和億出射菊方向夢(mèng)的直齒線，燈兩條塘直線峰的交榆點(diǎn)就罩是圓找弧軌西道的苗圓心晝，如論圖15－5－3甲所殘示，P為入警射點(diǎn)迎，M為出息射點(diǎn)俘，O為軌驚道圓雞心．圖15－5－32．已照知入嘩射方點(diǎn)向和膠出射主點(diǎn)的憂位置煌時(shí)，色可以收通過(guò)電入射父點(diǎn)作減入射進(jìn)方向露的垂吉線，富連接晃入射扭點(diǎn)和險(xiǎn)出射夾點(diǎn)，返作其金中垂幫線，臟這兩獨(dú)條垂饅線的羽交點(diǎn)秤就是粥圓弧劣軌道集的圓脅心，幸如圖15－5－3乙所冊(cè)示，P為入板射點(diǎn)梳，M為出孤射點(diǎn)克，O為軌孟道圓拼心．圖15－5－4課堂互動(dòng)講練如圖15－5－5所示薯，厭矩形MN址PQ區(qū)域鄰內(nèi)有綿方向呢垂直末于紙母面的做勻強(qiáng)拘磁場(chǎng)功，有5個(gè)帶偷電粒喝子從公圖中攝箭頭慶所示比位置怠垂直都于磁停場(chǎng)邊胡界進(jìn)哨入磁卡場(chǎng)，祝在紙告面內(nèi)銹做勻蹈速圓扒周運(yùn)蠶動(dòng)，錯(cuò)運(yùn)動(dòng)鴨軌跡術(shù)為相脂應(yīng)的機(jī)圓弧獎(jiǎng)．這類些粒呼子的蛋質(zhì)量蹤蝶、電唉荷量美以及耐速度迎大小附如下犯表所嚷示.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)例1由以屢上信猛息可節(jié)知，曲從圖吃中a、b、c處進(jìn)趙入的品粒子忘對(duì)應(yīng)吐表中紫的編跑號(hào)分解別為()A．3、5、4B．4、2、5C．5、3、2D．2、4、5圖15－5－5粒子編號(hào)質(zhì)量電荷量(q>0)速度大小1m2qv22m2q2v33m－3q3v42m2q3v52m－qv又據(jù)紋題圖挺可知咳有3種粒蠟子的沙電性驕相同(包括a、b)，另輝兩種退粒子鴉的電平性也味相同(包括c)，但壇與前3種的外電性記相反散，綜陽(yáng)合以菠上情炊況可呀知，狹只有奸選項(xiàng)D正確學(xué)．【答案】D【點(diǎn)評(píng)】熟練脹掌握路帶電通粒子記在勻嘴強(qiáng)磁瞎場(chǎng)中爬做圓翻周運(yùn)競(jìng)動(dòng)的器軌道倘半徑踢公式襪，理倆解軌滴道半桐徑與獻(xiàn)粒子溪質(zhì)量運(yùn)、電柿量、徐速度綢和磁漏感應(yīng)蝕強(qiáng)度示的關(guān)甜系．變式客訓(xùn)練1質(zhì)子(p吧)和α粒子居以相昌同的而速率垮在同女一勻動(dòng)強(qiáng)磁畜場(chǎng)中孤做勻亭速圓貼周運(yùn)你動(dòng)，巾軌道瞧半徑蔑分別棗為Rp和Rα，周隊(duì)期分紋別為Tp和Tα，則躺下列話選項(xiàng)姿正確巾的是(α粒子往的質(zhì)亂量是餃質(zhì)子魯質(zhì)量工的4倍，α粒子捏的電搭荷量糟是質(zhì)攻子電蒙荷量蹄的2倍)()A．Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶2B．Rp∶Rα＝1∶1，Tp∶Tα＝1∶1C．Rp∶Rα＝1∶1，Tp∶Tα＝1∶2D．Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶1如圖15－5－6所示規(guī)，直坐線MN上方看有垂徒直紙受面向蜘外的液足夠單大的融有界停勻強(qiáng)蓄磁場(chǎng)賺區(qū)域購(gòu)，磁革感應(yīng)隙強(qiáng)度獵為B，正飯、負(fù)窩電子士同時(shí)顧從O點(diǎn)以芹與MN成30且°角的泡相同暈速度v射入返該磁羊場(chǎng)區(qū)由域(電子鴉質(zhì)量驕為m，電稼量為e)，經(jīng)廟一段剪時(shí)間英后從此邊界MN射出蓬．求壟：帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例2圖15－5－6(1率)它們施從磁崗場(chǎng)中蠟射出辜時(shí)，距出射萍點(diǎn)間剪的距毫離；(2繳)它們數(shù)從磁正場(chǎng)中醫(yī)射出借的時(shí)柜間差濫．【點(diǎn)評(píng)】求解兼帶電舒粒子趣在勻仗強(qiáng)磁肯場(chǎng)中捆做勻圍速圓把周運(yùn)就動(dòng)的哄一般兆思路扯：(1社)畫軌榮跡：勉即確朽定圓煤心，麥幾何斜方法艦求半蘆徑并串畫出勞軌跡療．(2胖)找聯(lián)謀系：旱軌道議半徑叛與磁動(dòng)感應(yīng)償強(qiáng)度袖、運(yùn)額動(dòng)速斬度相演聯(lián)系升，偏義轉(zhuǎn)角濾度與葡圓心鋸角、層運(yùn)動(dòng)掀時(shí)間哲相聯(lián)求系，縣在磁談場(chǎng)中漆運(yùn)動(dòng)防的時(shí)街間與魚周期頌相聯(lián)犯系．(3抖)用規(guī)廈律：兔即牛筑頓第預(yù)二定木律和澤圓周刃運(yùn)動(dòng)敵的規(guī)計(jì)律，耕特別嫁是周淋期公團(tuán)式、艦半徑貧公式腔．變式細(xì)訓(xùn)練2空間押存在摩方向痰垂直恢于紙墓面向漫里的姿勻強(qiáng)商磁場(chǎng)互，圖15－5－8中的渠正方損形為瓶其邊搬界．掘一細(xì)壓束由這兩種柄粒子垮組成貸的粒廣子流膜沿垂肝直于鳳磁場(chǎng)定的方靜向從O點(diǎn)入支射．割這兩元種粒悲子帶懇同種決電荷騰，它意們的干電荷北量、攤質(zhì)量翼均不受同，噴但其遭比荷用相同愈，且損都包裂含不父同速刻率的駱粒子疑．不捉計(jì)重湖力．幼下列撥說(shuō)法被正確貫的是()圖15－5－8A．入斯射速謊度不惠同的寶粒子她在磁貼場(chǎng)中追的運(yùn)呈動(dòng)時(shí)抵間一校定不惱同B．入崖射速效度相姜同的莖粒子嫂在磁恰場(chǎng)中武的運(yùn)曾動(dòng)軌緞跡一容定相梨同C．在逗磁場(chǎng)濫中運(yùn)刷動(dòng)時(shí)勻間相靠同的紗粒子男，其刃運(yùn)動(dòng)斜軌跡別一定菊相同D．在鞭磁場(chǎng)晴中運(yùn)憲動(dòng)時(shí)雞間越墊長(zhǎng)的笛粒子毛，其笑軌跡臘所對(duì)求的圓斜心角炎一定貞越大長(zhǎng)為L(zhǎng)的水月平極摧板間蘭，有啊垂直禁紙面富向里溪的勻鴿強(qiáng)磁妹場(chǎng)，蹄如圖15－5－9所示章，磁辣感應(yīng)舌強(qiáng)度版為B；板瞎間距灰離也掃為L(zhǎng)，板但不帶臘電．岡現(xiàn)有賀質(zhì)量菜為m、電貸荷量?jī)x為q的帶負(fù)正電狗粒子(不計(jì)尿重力)，從歇左邊哀極板兼間中際點(diǎn)處燦垂直默于磁洗感線敞以速欠度v水平牲射入丈磁場(chǎng)越，欲爸使粒渠子不毀打在勻極板董上，比其入鴨射速紛度是晌多少穩(wěn)？帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問題例3圖15－5－9圖15－5－10【點(diǎn)評(píng)】解答妻此類跌問題喪的關(guān)掀鍵是配確定葬粒子燦圓周激運(yùn)動(dòng)犬的圓怠心、披半徑援和軌膜跡，爐找圓墓心的陜方法爹是根首據(jù)粒引子進(jìn)秤入磁糊場(chǎng)時(shí)魯?shù)某踝硎紬l掩件和冊(cè)射出宗磁場(chǎng)懸時(shí)的備臨界藏條件挨．確儲(chǔ)定粒羨子半乞徑要線用到搏幾何癢知識(shí)影，根影據(jù)邊責(zé)角關(guān)避系確箏定．變式遲訓(xùn)練3一磁羞場(chǎng)寬夾度為L(zhǎng)，磁借感應(yīng)駕強(qiáng)度大為B，如碌圖15－5－11所示核，一駝電荷頸質(zhì)量升為m、帶唯電荷投量為族－q，不讀計(jì)重奧力，靜以一季速度(方向須如圖)射入另磁場(chǎng)取．若樸不使沒其從局右邊似界飛速出，送則電押荷的遞速度蒸應(yīng)為挖多大趁？圖15－5－11如圖15－5－12所示館為圖15－5－12有關(guān)質(zhì)譜儀的計(jì)算例4質(zhì)譜就儀的跑示意恩圖．隸速度單選擇狠器部拾分的觀勻強(qiáng)摸電場(chǎng)焰場(chǎng)強(qiáng)E＝1.炎2×父105V/棚m，勻灶強(qiáng)磁吐場(chǎng)的蔽磁感稻應(yīng)強(qiáng)速度為B1＝0.萌6普T．偏脅轉(zhuǎn)分剪離的針磁感鋒應(yīng)強(qiáng)巧度為B2＝0.棉8促T．求洞：(1集)能通客過(guò)速某度選原擇器詳?shù)牧Ａё铀僬鄱葹闀憾啻笪洌?2糾)質(zhì)子屋和氘仰核進(jìn)陵入偏欲轉(zhuǎn)分哲離器召后打想在照記相底降片上旅后，扯條紋麥之間蘇的距唯離d為多旨少？(已知因一個(gè)買中子甘和一爪個(gè)質(zhì)衛(wèi)子的魚質(zhì)量丸相等節(jié)，都咳為1.飽66貌×1亦0－27kg哲)【答案】(1逆)2×105m/說(shuō)s(2防)5口.2×10－3m變式有訓(xùn)練4如圖15－5－13所示暈是質(zhì)掘譜儀唯的工屠作原層理示犬意圖少．帶巷電粒牌子被顏加速辦電場(chǎng)趙加速林后，區(qū)進(jìn)入妖速度素選擇江器，愁速度蹦選擇煎器內(nèi)聾相互用正交紋的勻妖強(qiáng)磁央場(chǎng)和巴勻強(qiáng)謹(jǐn)電場(chǎng)均的強(qiáng)紙度分乓別為B和E.平板S上有漂可讓剩粒子單通過(guò)樣的狹漸縫P和記挖錄粒絲式子位身置的舊膠片A1A2.平板S下方巧有強(qiáng)優(yōu)度為B0的勻言強(qiáng)磁虧場(chǎng)．采下列狐表述附正確敢