2019-2020学年高中物理 第3章 磁场 第6节 带电粒子在匀强磁场中的运动课件 新人教版选修3-1

6带电粒子在匀强磁场中的运动,同学们，上一节我们学习了有关带电粒子在磁场中的受力，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：,课前自主学习,1.如下图所示是磁感应强度b、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力f三者方向的相互关系图(其中b、f、v两两垂直)其中正确的是(),abcd,【答案】d【解析】此题主要考查左手定则及立体图象的辨认，利用左手定则可判断出d是正确的,2.一个带正电的微粒(重力不计)穿过如图所示的匀强磁场和匀强电场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是()a增大电荷质量b增大电荷量c减小入射速度d增大磁感应强度【答案】c【解析】粒子在穿过这个区域时所受的力为：竖直向下的电场力eq和竖直向上的洛伦兹力qvb，且此时eqqvb.若要使电荷向下偏转，需使eqqvb，则减小速度v、减小磁感应强度b或增大电场强度e均可,一、洛伦兹力演示仪1励磁线圈不通电时，电子的轨迹为_2励磁线圈通电后，电子的轨迹为_3电子速度不变，磁感应强度增大时，圆半径_4磁感应强度不变，速度增大时，圆半径_,直线,圆,减小,增大,二、带电粒子在匀强磁场中的运动1带电粒子(不计重力)在磁场中运动时，它所受的洛伦兹力总与速度的方向_，所以洛伦兹力_带电粒子速度的大小，或者说，洛伦兹力对带电粒子_(填“做功”或“不做功”),垂直,不改变,不做功,2带电粒子(不计重力)以一定的速度v进入磁感应强度为b的匀强磁场中：(1)当vb时，带电粒子将做_(2)当vb时，带电粒子将做_洛伦兹力提供向心力，即qvb_.轨道半径r_.运动周期t_.,匀速直线运动,匀速圆周运动,同种带电粒子以不同的速度垂直射入同一匀强磁场中，它们的运动周期相同吗？,三、质谱仪1原理图：如图所示,qu,5质谱仪的应用：可以测定带电粒子的质量和分析_,qvb,质量,比荷,半径,质量,同位素,质谱仪是如何区分同位素的呢？,四、回旋加速器如图所示，d1和d2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差u.a处粒子源产生的带电粒子，在两盒间被_匀强磁场b与两个d形盒面_，所以粒子在磁场中做_经过半个圆周后再次到达两盒间的缝隙处，控制两盒间的电势差，使其恰好_，于是粒子经过盒缝时再次被_如此反复，粒子的速度就能增加到很大,电场加速,垂直,匀速圆周运动,改变正负,加速,随着粒子速度的增加，缝隙处电势差的正负改变是否越来越快，以便能使粒子在缝隙处刚好被加速？【答案】虽然粒子每经过一次加速，其速度和轨道半径就增大，但是粒子做圆周运动的周期不变，所以电势差的改变频率保持不变就行.,1匀速直线运动：若带电粒子(不计重力)的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受的洛伦兹力为零，带电粒子将以入射速度v做匀速直线运动,课堂优化整合,带电粒子在匀强磁场中的运动,质子和粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的各运动量间的关系正确的是()a速度之比为21b周期之比为12c半径之比为12d角速度之比为11,例1,答案：b,1(多选)在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又垂直进入另一磁感应强度是原来的磁感应强度2倍的匀强磁场，则()a粒子的速率加倍，周期减半b粒子的速率不变，轨道半径减半c粒子的速率减半，轨道半径为原来的四分之一d粒子的速率不变，周期减半【答案】bd,1着重把握“一找圆心，二求半径，三定时间”的方法(1)“找圆心”两线定一“心”.圆心一定在垂直于速度的直线上,带电粒子在磁场中的圆周运动分析方法,如图甲所示，已知入射点p(或出射点m)的速度方向，可通过入射点和出射点作速度的垂线，两条直线的交点就是圆心圆心一定在弦的中垂线上如图乙所示，作p、m连线的中垂线，与其一速度的垂线的交点为圆心,2圆心角与偏向角、圆周角的关系两个重要结论：(1)带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向之间的夹角叫作偏向角，偏向角等于轨迹圆弧对应的圆心角，即，如图所示(2)圆弧所对应圆心角等于弦与切线的夹角(弦切角)的2倍，即2，如图所示,如图所示，平面直角坐标系的第象限内有一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为b.一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v从o点沿着与y轴夹角为30的方向进入磁场，运动到a点时速度方向与x轴的正方向相同，不计粒子的重力，则(),例2,解析：根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示,答案：bc,回旋加速器,回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个d形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒内的狭缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝时都得到加速，两盒放在磁感应强度为b的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为rmax.求：(1)粒子在盒内做何种运动；(2)所加交变电流频率及粒子角速度；(3)粒子离开加速器时的最大速度及最大动能,例3,3(2017七星校级月考)关于回旋加速器中，下列说法正确的是()a电场和磁场同时用