第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件

第三章磁场6带电粒子在匀强磁场中的运动第三章磁场6带电粒子在匀强磁场中的运动1※※掌握带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹及做功情况※了解质谱仪和回旋加速器的工作原理※※掌握带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹及做功情况※了解质谱仪2第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件31课前预习2课内探究3素养提升4课堂达标5课时作业1课前预习2课内探究3素养提升4课堂达标5课时作业4课前预习课前预习51．运动轨迹：带电粒子(不计重力)以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场时：(1)当v∥B时，带电粒子将做____________运动。(2)当v⊥B时，带电粒子将做____________运动。2．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动：(1)运动条件：不计重力的带电粒子沿着与磁场______的方向进入匀强磁场。带电粒子在匀强磁场中的运动匀速直线匀速圆周垂直1．运动轨迹：带电粒子在匀强磁场中的运动匀速直线匀速圆周6(2)洛伦兹力的作用：提供带电粒子做圆周运动的__________，即qvB＝________。(3)半径和周期公式①半径：r＝________；②周期：T＝_________。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期与粒子______和_________无关。向心力速度运动半径(2)洛伦兹力的作用：向心力速度运动半径7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：①带电粒子注射器②加速电场(U)③_______________________④_______________________⑤照相底片质谱仪速度选择器(B1、E)偏转磁场(B2)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。质谱8qUqvBqUqvB91．构造图回旋加速器1．构造图回旋加速器102．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2．工作原理周期性变化加速匀强匀速圆周半个11『判一判』(1)带电粒子在匀强磁场中一定做匀速圆周运动。(

)(2)带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，半径越大。(

)(3)带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，周期越大。(

)(4)利用质谱仪可以测定带电粒子的质量和分析同位素。(

)(5)回旋加速器的加速电压越高，带电粒子获得的最终动能越大。(

)×√×√×『判一判』×√×√×12DD13第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件14课内探究课内探究15这三个轨迹都是圆吗？对应的粒子的速度大小相等吗？提示：是圆；速度不相等v3>v2>v1探究一带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动这三个轨迹都是圆吗？对应的粒子的速度大小相等吗？探究一带电161．两种常见的运动情况：(1)匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为零，带电粒子将以速度v做匀速直线运动。(2)匀速圆周运动：带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力始终和运动方向垂直，因此不改变速度大小，但是不停地改变速度方向，所以带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力。1．两种常见的运动情况：17第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件183．有界磁场内部分圆周轨迹的分析方法：(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)。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)。3．有界磁场内部分圆周轨迹的分析方法：②已知入射点和出射点的19第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件20DD21第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件22BB23第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件24探究二质谱仪探究二质谱仪25第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件26第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件27第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件28解题指导：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。解题指导：解答此类问题要做到：29第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件30DD31第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件32探究三回旋加速器探究三回旋加速器33提示：(1)磁场的作用是使带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒子加速。动能的增加量为qU。(2)交流电源的周期应等于带电粒子在磁场中运动的周期。(3)粒子的最大动能决定于磁感应强度B和D形盒的半径R。第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件34第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件35第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件36DD37解题指导：深入理解回旋加速器的工作原理是解题的基础。解题指导：深入理解回旋加速器的工作原理是解题的基础。38BB39解析：回旋加速器可以加速正电荷，也可以加速负电荷。故A错误。回旋加速器利用电场加速，在磁场中速度大小不变，运用磁场偏转。故B正确。离子在磁场中做圆周运动的周期与加速交变电压的周期相等。故C、D错误。故选B。第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件40素养提升素养提升411．解题程序——三步法(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。带电粒子在有界磁场中的运动规律1．解题程序——三步法带电粒子在有界磁场中的运动规律422．带电粒子在不同边界磁场中的运动轨迹(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)2．带电粒子在不同边界磁场中的运动轨迹43(2)平行边界(存在临界条件，如图所示)(2)平行边界(存在临界条件，如图所示)44(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)45DD46第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件47第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件48第三章磁场6带电粒子在匀强磁场中的运动第三章磁场6带电粒子在匀强磁场中的运动49※※掌握带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹及做功情况※了解质谱仪和回旋加速器的工作原理※※掌握带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹及做功情况※了解质谱仪50第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件511课前预习2课内探究3素养提升4课堂达标5课时作业1课前预习2课内探究3素养提升4课堂达标5课时作业52课前预习课前预习531．运动轨迹：带电粒子(不计重力)以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场时：(1)当v∥B时，带电粒子将做____________运动。(2)当v⊥B时，带电粒子将做____________运动。2．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动：(1)运动条件：不计重力的带电粒子沿着与磁场______的方向进入匀强磁场。带电粒子在匀强磁场中的运动匀速直线匀速圆周垂直1．运动轨迹：带电粒子在匀强磁场中的运动匀速直线匀速圆周54(2)洛伦兹力的作用：提供带电粒子做圆周运动的__________，即qvB＝________。(3)半径和周期公式①半径：r＝________；②周期：T＝_________。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期与粒子______和_________无关。向心力速度运动半径(2)洛伦兹力的作用：向心力速度运动半径55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：①带电粒子注射器②加速电场(U)③_______________________④_______________________⑤照相底片质谱仪速度选择器(B1、E)偏转磁场(B2)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。质谱56qUqvBqUqvB571．构造图回旋加速器1．构造图回旋加速器582．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2．工作原理周期性变化加速匀强匀速圆周半个59『判一判』(1)带电粒子在匀强磁场中一定做匀速圆周运动。(

)(2)带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，半径越大。(

)(3)带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，周期越大。(

)(4)利用质谱仪可以测定带电粒子的质量和分析同位素。(

)(5)回旋加速器的加速电压越高，带电粒子获得的最终动能越大。(

)×√×√×『判一判』×√×√×60DD61第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件62课内探究课内探究63这三个轨迹都是圆吗？对应的粒子的速度大小相等吗？提示：是圆；速度不相等v3>v2>v1探究一带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动这三个轨迹都是圆吗？对应的粒子的速度大小相等吗？探究一带电641．两种常见的运动情况：(1)匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为零，带电粒子将以速度v做匀速直线运动。(2)匀速圆周运动：带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力始终和运动方向垂直，因此不改变速度大小，但是不停地改变速度方向，所以带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力。1．两种常见的运动情况：65第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件663．有界磁场内部分圆周轨迹的分析方法：(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)。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)。3．有界磁场内部分圆周轨迹的分析方法：②已知入射点和出射点的67第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件68DD69第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件70BB71第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件72探究二质谱仪探究二质谱仪73第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件74第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件75第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件76解题指导：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。解题指导：解答此类问题要做到：77第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件78DD79第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件80探究三回旋加速器探究三回旋加速器81提示：(1)磁场的作用是使带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒子加速。动能的增加量为qU。(2)交流电源的周期应等于带电粒子在磁场中运动的周期。(3)粒子的最大动能决定于磁感应强度B和D形盒的半径R。第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件82第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件83第3章-磁场-6带电粒子在匀强磁场中的运动课件84DD85解题指导