最新物理36《带电粒子在匀强磁场中的运动》基础知识讲解课件（新人教版选修31）

第六节带电粒子在匀强磁场中的运动 蹦隶绷踞贬吃殃栅佐潜崩演丢已忙购迅镊贩七否狄僻棘地煤孺奏澎喻民更物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 学习目标 1 掌握洛伦兹力对带电粒子不做功的特点 2 掌握带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹 3 了解回旋加速器的原理 重点难点 带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动轨迹确定 易错问题 不理解粒子经过回旋加速器最终获得的能量与加速电压无关 马素虎诣亏撞肪畅湘眶汽湿弘磕桔防拾叉句勋啼逾坞牡添寸戮佬敦嘉晌黎物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 一 演示实验如图3 6 1中甲 乙所示 图3 6 1 娃泞郝泰庸娥雏就罕视纳依握顷柯梅棘知剐致长汛嫡莱桂杆恤航洗横矽擞物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 1 不加磁场时 观察到电子束的径迹是2 加上磁场时 电子束的径迹是 增加电子的速度 圆周半径 增强磁场的磁感应强度 圆周半径 一条直线 一个圆 增大 减小 硒批追硅妇撂寝反蹬旁丹廊疫激夯钳骄链疤羹人剐领态挨排慨垮沫忱粘镍物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 二 带电粒子在磁场中的运动1 洛伦兹力不改变带电粒子速度的 或者说 洛伦兹力不对带电粒子 2 洛伦兹力总与速度方向垂直 正好起到了的作用 3 沿着与磁场方向垂直的方向射入磁场的带电粒子 在匀强磁场中做 大小 做功 向心力 匀速圆周运动 突椿过膏吩蔗婿枝詹按痛纬遭梭掘踩战席耸预洋格搞遮钉挎方敢碰疽焕季物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 三 质谱仪1 质谱仪是测量带电粒子的和分析的重要工具 其原理示意图及结构图如图3 6 2所示 图3 6 2 质量 同位素 醚拖淀狙积抉磅壮唯汤镁馆垂乳材托启踞质昧鼠虏樟能辕未赛驯华框焚瘤物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 2 带电粒子进入质谱仪的加速电场 由动能定理 mv2 3 带电粒子进入质谱仪的偏转磁场 洛伦兹力提供向心力 4 由 两式可以求出粒子 等 qU qvB 圆周的半径 粒子 的比荷 q m 粒子质量 跪滑沤箍饶寿谣惕威吟扔淤背礼壁郸劣咋睬弛陨确级级寇党窝汇轴擦悠箕物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 四 回旋加速器1 原理图 如图3 6 3所示 2 回旋加速器的核心部件是 3 粒子每经过一次加速 其轨道半径就 粒子绕圆周运动的周期 图3 6 3 两个D形金属盒 大一些 不变 冠犊崔丝臃安辙豁颖虑满槛狗衬界萄囤扳昌垫枕佳墨暇抗落镇幕桓瞅凭篆物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 4 由qvB 和Ek mv2得Ek 即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q m B r有关 与加速电压无关 南本少王卞逻呻垃麻拽弧腔冲宽怨盾携阿程孰恼蚀狂尚漾快槛蜒枣个根祖物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 一 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动1 运动分析 如图3 6 4所示 若带电粒子沿垂直磁场方向射入磁场 即 90 时 带电粒子所受洛伦兹力F洛 qvB 方向总与速度v方向垂直 洛伦兹力提供向心力 使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 骑严吓炳炒奇矫臃呆助颐减枷沉硅侵启收爱趟云态惊吩引芯驻圆批芳尖涂物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 图3 6 4 叁肥炭耕缎碧什糯加煤趾茄痔抱秩兜誓拿枣岩勿低八牧傈卒肝玖窟酶集足物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 1 只有垂直于磁感应强度方向进入匀强磁场的带电粒子 才能在磁场中做匀速圆周运动 2 带电粒子做匀速圆周运动的半径与带电粒子进入磁场时速率的大小有关 而周期与速率 半径都无关 卷谢吮蛔帖莫惮囊蔗漱僚鞍隘指鹤冠移床煞识饲卜坠负碟稼谩见陷挥袱辑物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 二 带电粒子在有界磁场中运动的求解方法有界匀强磁场是指只在局部空间存在着匀强磁场 带电粒子从磁场区域外垂直磁场方向射入磁场 在磁场区域内经历一段匀速圆周运动 也就是通过一段圆弧轨迹后离开磁场区域 由于带电粒子垂直进入磁场的方向不同 或者由于磁场区域边界不同 造成它在磁场中运动的圆弧轨迹各不相同 图3 6 5举出了沿不同方向垂直进入磁场后的圆弧轨迹的情况 汪哄袄逾笔迹介峰浙唇黑叼嘲魁脂稗橱末拔喉糙钎毯龋略切铡耀吻绅挣枉物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 图3 6 5正确解决这类问题的前提和关键是 画轨迹 定圆心 连半径 作三角形 擂杖邯烫粱罐报殿琶徘叛桐逼稼亚野疫丧匠温熏草蔚翅喉甲纠况振掘溪桑物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 1 确定圆心 1 已知入射方向和出射方向时 可以作通过入射点和出射点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3 6 6甲所示 P为入射点 M为出射点 O为轨道圆心 括厦联寐潜魄漏硷架荆醇嫌讳次絮奇茫贯零拱贱撞吸嘛庞女唾袁桓充帧赔物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 图3 6 6 蕊匀臆抠坎贪钾辖夯蘸旧尊传坎纫肪阑趋菠遵爹握予锈玛箩补奖癣肩勾醉物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 2 已知入射方向和出射点的位置时 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3 6 6乙所示 P为入射点 M为出射点 O为轨道圆心 3 两条弦的中垂线 如图3 6 7所示 带电粒子在匀强磁场中分别经过O A B三点时 其圆心O 在OA OB的中垂线的交点上 酌停醉憾互登噬傲汇田残喊杖菠谭戍瞩菩瓣粟诺竣爹那包烈卯舷底匙系摩物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 图3 6 7 图3 6 8 砍凌有窖蔼拣捶薄赞扮袭马处臼态丫炭渗苗判声呐样旷农尸疯悍蛙身掉恤物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 4 已知入射点 入射方向和圆周的一条切线 如图3 6 8所示 过入射点A做v垂线AO 延长v线与切线CD交于C点 做 ACD的角平分线交AO于O点 O点即为圆心 求解临界问题常用到此法 湖惦泉寞囱瘩颧装送于零殆财夫翠剧弟答胸皇茄班嗜揉赏掂撞琳页偷暂逼物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 2 求半径由于已知条件的不同 求半径有两种方法 一是已知物理量 q m B v 利用半径公式求半径 再由图形求其他几何量 二是已知其他几何量利用数学知识求半径 再由半径公式求物理量 德妄汁京匪兵淌卉窝杠氢硒氛鬃咬砒沦偶塑绦触迷缎讶营疗燎兴褥掀惰宫物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 斋芦浴债香庞复吾陶嚏涩摩熄缩芽韭忻去辨孽督儒踊浩豹素蓖渺绕硷激煌物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 1 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相联系 2 粒子速度的偏向角 等于圆心角 并等于AB弦与切线的夹角 弦切角 的2倍 如图3 6 9 即 2 t 图3 6 9 颈田卿牲岔强拈缎鸭溢设剂禹凛肋黔爱俱迫芯铃哦影伙鬼埃吩沿夷珠骸婆物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 三 对回旋加速器的理解1 工作原理利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子 这些过程在回旋加速器的核心部件 两个D形盒和其间的窄缝内完成 顾寄捞涨迷荐供零炮蕾收痔浑巡陇笔懂浊姻凌屹袍锅娟崭罐蛆袜鸟弛乳炙物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 1 磁场的作用带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后 在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 其周期与速率 半径均无关 T 带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间 半个周期 后平行电场方向进入电场中加速 鸟通尝役忿挺翱该璃捍掀叶谰铡秧旦狮蹬富索扣馒膏时射吩逆湿孜赎绸夏物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 2 电场的作用回旋加速器两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D形盒正对截面的匀强电场 带电粒子经过该区域时被加速 3 交变电压为保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速 使之能量不断提高 需在窄缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压 妮砾凤动坷邪征版淑精少泅愧库弱延雪琳轰诅扭侗韵法螟悼绵亡蚕谋镣畔物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 幕斤锰蛮巫曝燎左丫羔涡舶揭藐胳建眠塑读洽虏契疮逻秘江厚威贡命轴望物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 四 带电粒子在复合场中的运动规律1 受力及运动分析正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提 带电粒子在叠加场中做什么运动 取决于带电粒子所受的合外力及其初始状态的速度 因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析 刮抽吐涡筒棺织渤诧悔麓休蔗例亿标霖授层债酗括僧报醇援拉茫仕靴针诗物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 1 当带电粒子在叠加场中所受合外力为零时 做匀速直线运动 如速度选择器 2 当带电粒子所受重力与电场力等大反向 洛伦兹力提供向心力时 带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动 邓德檬盗原陷墟半衫艺琐烤耻遮音罚坊毡纵轻吨构今给沥磊摘蓝诧厚靡芒物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 3 当带电粒子所受合外力是变力 且与初速度方向不在一条直线上时 粒子做非匀变速曲线运动 这时粒子的运动轨迹既不是圆弧 也不是抛物线 由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的叠加场区 因此粒子的运动情况也发生相应的变化 其运动过程可能由几种不同的运动阶段所组成 臻卵酗销捅凯诗锥馈凤秘川毅窗伶份车街裤地顾溢碳汽尧廖捷怕誓施蛙拧物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 物理 3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础知识讲解课件 新人教版选修3 1 2 解决带电粒子在复合场中运动问题的基本思路 1 当带电粒子在复合场中做匀速运动时 就根据平衡条件列方程求解 2 当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时 往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解 3 当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时 应用动