3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動-教學人教版選修3-1課件

1、,高中物理選修3-1浙江專版,第三章 磁場 學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,1,2,3,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,理解帶電粒子沿著與磁場垂直的方向進入勻強磁場后做勻速圓周運動.,會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑公式和周期公式，并會用這些公式分析問題.,知道質譜儀和回旋加速器的結構及其工作原理,一、帶電粒子在勻強磁場中的運動 1 垂直 不做功 不變 不變 勻速圓周 2 質量 同位素,二、回旋加速器 1 多次(多級) 磁場 電場 2 勻強磁場B 磁場 正負 加速 反向,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自

2、我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,一、帶電粒子在勻強磁場中的運動,如圖所示，可用洛倫茲力演示儀觀察運動電子在磁場中的偏轉,(1)不加磁場時，電子束的運動軌跡如何？加上磁場時，電子束的運動軌跡如何？ (2)如果保持出射電子的速度不變，增大磁感應強度，軌跡圓半徑如何變化？如果保持磁感應強度不變，增大出射電子的速度，圓半徑如何變化？,答案(1)一條直線一個圓周,(2)減小增大,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,二、回旋加速器

3、,1回旋加速器主要由哪幾部分組成？回旋加速器中磁場和電場分別起什么作用？,答案兩個D形盒、強電磁鐵、交變電源、粒子源、引出裝置等磁場的作用是使帶電粒子回旋，電場的作用是使帶電粒子加速,2對交流電源的周期有什么要求？帶電粒子獲得的最大動能由哪些因素決定？,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,要點提煉,1回旋加速器中交流電源的周期等于帶電粒子在磁場中運動的周期,延伸思考 為什么帶電粒子加速后的最大動能與加速電壓無關呢？,答案加速電壓高時，粒子在加速器中旋轉的圈數較少，而加速電壓低時,粒子在加速器中旋轉的圈數較多,最終粒子離開加速器時的速度

4、與加速電壓無關.,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,三、帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動問題的分析,1圓心的確定方法：兩線定一點,(1)圓心一定在垂直于速度的直線上 如圖甲所示，已知入射點P(或出射點M)的速度方向，可通過入射點和出射點作速度的垂線，兩條直線的交點就是圓心,(2)圓心一定在弦的中垂線上 如圖乙所示，作P、M連線的中垂線，與其中一個速度的垂線的交點為圓心,O,O,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,2半徑的確定 半徑的計算一般利用幾何知識解直角三角形做題時一

5、定要做好輔助線，由圓的半徑和其他幾何邊構成直角三角形,3粒子在磁場中運動時間的確定,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,一、帶電粒子在磁場中運動的基本問題,例1 帶電荷量為q的電荷，從靜止開始經過電壓為U的電場加速后，垂直射入磁感應強度為B的勻強磁場中，其軌道半徑為R，則電荷的 ( ),ACD,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,二、對質譜儀和回旋加速器原理的理解,例2 如圖是質譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器速度選擇器內相互正交的勻強磁場的磁感

6、應強度和勻強電場的場強分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有磁感應強度為B0的勻強磁場下列表述正確的是 ( ),A質譜儀是分析同位素的重要工具 B速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外 C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B D粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小,qE,qvB,qvBEq,得：v=E/B,ABC,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,例3 回旋加速器是用來加速一群帶電粒子使它們獲得很大動能的儀器，其核心部分是兩個D形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以

7、便在盒內的狹縫中形成勻強電場，使粒子每次穿過狹縫時都得到加速，兩盒放在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為q，質量為m，粒子最大回旋半徑為Rmax.求：,(1)粒子在盒內做何種運動； (2)所加交變電流頻率及粒子角速度； (3)粒子離開加速器時的最大速度及最大動能,解析(1)帶電粒子在盒內做勻速圓周運動，每次加速之后半徑變大,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,方法點撥回旋加速器中粒子每旋轉 一周被加速兩次，粒子射出時的最大 速度(動能)由磁感應強度和D形盒的 半徑決定，

8、與加速電壓無關.,三、帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題,例4 如圖所示，一束電荷量為e的電子以垂直于磁感應強度B并垂直于磁場邊界的速度v射入寬度為d的勻強磁場中，穿出磁場時速度方向和原來射入方向的夾角為60，求電子的質量和穿越磁場的時間,O,r,已知：v，可用t=l/v求時間,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,帶電離子在勻強磁場中的運動,運動規(guī)律：,應用,質譜儀,回旋加速器,圓周運動問題分析方法：,確定圓心、半徑,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,1(帶電粒子在磁場

9、中運動的基本問題)如圖所示，水平導線中有電流I通過，導線正下方的電子初速度的方向與電流I的方向相同，則電子將 (),A沿路徑a運動，軌跡是圓 B沿路徑a運動，軌跡半徑越來越大 C沿路徑a運動，軌跡半徑越來越小 D沿路徑b運動，軌跡半徑越來越小,帶負電，大拇指的反方向是受力方向,F,離導線越遠，B越小,B,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,2(對回旋加速器原理的理解)在回旋加速器中 () A電場用來加速帶電粒子，磁場則使帶電粒子回旋 B電場和磁場同時用來加速帶電粒子 C磁場相同的條件下，回旋加速器的半徑越大，則帶電粒子獲得的動能越大 D同一帶電粒子獲得的最大動能只與交流電壓的大小有關，而與交流電壓的頻率無關,F洛永不做功,AC,學習目標,知識儲備,學習探究,典例精析,自我檢測,課堂小結,學案6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,3(帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題)如圖所示，有界勻強磁場邊界線SPMN，速率不同的同種帶電粒子從S點沿SP方向同時射入磁場其中穿過a點的