高中物理 第3章 磁场 6 带电粒子在匀强磁场中的运动课件 新人教版选修31.ppt

第三章 磁场 6带电粒子在匀强磁场中的运动 如图是一台粒子回旋加速器 它的直径长达2km 请你探究分析回旋加速器直径为什么要这样大 知识自主梳理 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 带电粒子在匀强磁场中的运动 知识点1 大小 垂直 2 带电粒子在匀强磁场中的运动 1 运动特点 沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子 在匀强磁场中做 运动 匀速圆周 无关 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 带电粒子注射器 加速电场 u 照相底片 知识点2 质谱仪 速度选择器 b1 e 偏转磁场 b2 qu qvb 1 构造图 知识点3 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 重点难点突破 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 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 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 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 三 回旋加速器 解析 不需要 因为粒子运动周期只与磁感应强度和比荷有关 考点题型设计 题型1带电粒子在匀强磁场中的运动 b 点评 处理带电粒子在有界磁场中的运动问题 首先是根据入射点与出射点画出大致轨迹从而确定圆心 半径 充分利用圆周运动中的边角对称关系解题 同时要充分利用好半径公式与周期公式 因为无论求解m q还是b v0通常都是根据这两个公式求解的 d 题型2关于质谱仪和回旋加速器的问题 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 d 题型3带电粒子在复合场中的运动 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 解析 1 根据受力分析 如图 可知 油滴带负电荷 1 电场强度e的大小和方向 2 小球从a点抛出时初速度v0的大小 3 a点到x轴的高度h 易错案例剖析 d a 在ek t图像中应有t4 t3 t3 t2 t2 t1b 加速电压越大 粒子最后获得的动能就越大c 粒子加速次数越多 粒子最大动能一定越大d 要想粒子获得的最大动能增大 可增加d形盒的面积 易错分析 错解1 误认为随着粒子的速率越来越大 粒子回旋的周期越来越小 错选