2019版高考物理大第9單元磁場(chǎng)增分微課八“幾何圓”模型在磁場(chǎng)中的應(yīng)用課件.pptx

1、增分微課八 “幾何圓”模型在磁場(chǎng)中的應(yīng)用,通過(guò)施加磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子束進(jìn)行控制是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的技術(shù)手段,也是高考的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題.本文以“幾何圓”為中心,結(jié)合實(shí)例闡述解決“放縮圓”“平移圓”“旋轉(zhuǎn)圓”和“磁聚焦”等問(wèn)題的解題技巧.,題型綜述,應(yīng)考策略,分析解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵在于緊緊抓住發(fā)散粒子束進(jìn)出有界磁場(chǎng)的常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)情況特征,構(gòu)建由磁場(chǎng)邊界、粒子速度方向所在直線、圓的半徑和弦(弦的中垂線)及其他輔助線等構(gòu)成的幾何圖形(特別是直角三角形),尋找?guī)缀螆D形中的邊角關(guān)系,靈活選用平面幾何知識(shí)分析求解.,1放縮圓,粒子速度大小不等,方向相同 帶電粒子以大小不同、方向相同的速度垂直射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)

2、中,做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑隨著速度的增大而增大,圓心在垂直于進(jìn)入磁場(chǎng)的速度方向的直線上,因此其軌跡為半徑放大的動(dòng)態(tài)圓,利用放縮的動(dòng)態(tài)圓,如圖W8-1所示,可以找出臨界狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)軌跡. 圖W8-1,2旋轉(zhuǎn)圓,粒子源發(fā)射的粒子速度大小一定、方向不同 速度大小一定、方向不同的帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),它們?cè)诖艌?chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑均為R,同時(shí)可發(fā)現(xiàn)這些帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在以入射點(diǎn)P為圓心、半徑為R的圓上.由此我們也可以得到一種確定臨界條件的方法:確定這類粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界條件時(shí),可以將一半徑為R的圓沿著“軌跡圓心圓”平移,從而探索出臨界條件,如圖W8-3所示,這種方法稱為“平移法

3、”. 圖W8-3,3平移圓,粒子速度大小相同,方向相同,但入射點(diǎn)在一條直線上移動(dòng) 粒子發(fā)射速度大小和方向不變,則軌跡半徑相同;入射點(diǎn)沿一直線移動(dòng)時(shí),軌跡圓在平移,但圓心在同一直線上,如圖W8-5所示. 圖W8-5,4磁聚焦問(wèn)題 當(dāng)圓形磁場(chǎng)的半徑與圓軌跡半徑相等時(shí),存在兩條特殊規(guī)律: 規(guī)律一:帶電粒子從圓形有界磁場(chǎng)邊界上某點(diǎn)射入磁場(chǎng),如果圓形磁場(chǎng)的半徑與圓軌跡半徑相等,則粒子的出射速度方向與圓形磁場(chǎng)上入射點(diǎn)的切線方向平行,如圖W8-7甲所示. 規(guī)律二:平行射入圓形有界磁場(chǎng)的相同帶電粒子,如果圓形磁場(chǎng)的半徑與圓軌跡半徑相等,則所有粒子都從磁場(chǎng)邊界上的同一點(diǎn)射出,并且出射點(diǎn)的切線與入射速度方向平行,如圖乙所示. 圖W8-7,導(dǎo)思 要滿足這些電子穿過(guò)磁場(chǎng)后都能垂