1、,高中物理選修3-1浙江專版,第三章 磁場(chǎng) 學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),1,2,3,學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),理解帶電粒子沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng).,會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式，并會(huì)用這些公式分析問(wèn)題.,知道質(zhì)譜儀和回旋加速器的結(jié)構(gòu)及其工作原理,一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1 垂直 不做功 不變 不變 勻速圓周 2 質(zhì)量 同位素,二、回旋加速器 1 多次(多級(jí)) 磁場(chǎng) 電場(chǎng) 2 勻強(qiáng)磁場(chǎng)B 磁場(chǎng) 正負(fù) 加速 反向,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自

2、我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),如圖所示，可用洛倫茲力演示儀觀察運(yùn)動(dòng)電子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn),(1)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡如何？加上磁場(chǎng)時(shí)，電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡如何？ (2)如果保持出射電子的速度不變，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，軌跡圓半徑如何變化？如果保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，增大出射電子的速度，圓半徑如何變化？,答案(1)一條直線一個(gè)圓周,(2)減小增大,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),二、回旋加速器

3、,1回旋加速器主要由哪幾部分組成？回旋加速器中磁場(chǎng)和電場(chǎng)分別起什么作用？,答案兩個(gè)D形盒、強(qiáng)電磁鐵、交變電源、粒子源、引出裝置等磁場(chǎng)的作用是使帶電粒子回旋，電場(chǎng)的作用是使帶電粒子加速,2對(duì)交流電源的周期有什么要求？帶電粒子獲得的最大動(dòng)能由哪些因素決定？,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),要點(diǎn)提煉,1回旋加速器中交流電源的周期等于帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期,延伸思考 為什么帶電粒子加速后的最大動(dòng)能與加速電壓無(wú)關(guān)呢？,答案加速電壓高時(shí)，粒子在加速器中旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)較少，而加速電壓低時(shí),粒子在加速器中旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)較多,最終粒子離開加速器時(shí)的速度

4、與加速電壓無(wú)關(guān).,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),三、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析,1圓心的確定方法：兩線定一點(diǎn),(1)圓心一定在垂直于速度的直線上 如圖甲所示，已知入射點(diǎn)P(或出射點(diǎn)M)的速度方向，可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作速度的垂線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓心,(2)圓心一定在弦的中垂線上 如圖乙所示，作P、M連線的中垂線，與其中一個(gè)速度的垂線的交點(diǎn)為圓心,O,O,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),2半徑的確定 半徑的計(jì)算一般利用幾何知識(shí)解直角三角形做題時(shí)一

5、定要做好輔助線，由圓的半徑和其他幾何邊構(gòu)成直角三角形,3粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),一、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本問(wèn)題,例1 帶電荷量為q的電荷，從靜止開始經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后，垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其軌道半徑為R，則電荷的 ( ),ACD,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),二、對(duì)質(zhì)譜儀和回旋加速器原理的理解,例2 如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感

6、應(yīng)強(qiáng)度和勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)下列表述正確的是 ( ),A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 B速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 C能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B D粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小,qE,qvB,qvBEq,得：v=E/B,ABC,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),例3 回旋加速器是用來(lái)加速一群帶電粒子使它們獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)D形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以

7、便在盒內(nèi)的狹縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子每次穿過(guò)狹縫時(shí)都得到加速，兩盒放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，粒子最大回旋半徑為Rmax.求：,(1)粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)； (2)所加交變電流頻率及粒子角速度； (3)粒子離開加速器時(shí)的最大速度及最大動(dòng)能,解析(1)帶電粒子在盒內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，每次加速之后半徑變大,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),方法點(diǎn)撥回旋加速器中粒子每旋轉(zhuǎn) 一周被加速兩次，粒子射出時(shí)的最大 速度(動(dòng)能)由磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒的 半徑?jīng)Q定，

8、與加速電壓無(wú)關(guān).,三、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,例4 如圖所示，一束電荷量為e的電子以垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B并垂直于磁場(chǎng)邊界的速度v射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向和原來(lái)射入方向的夾角為60，求電子的質(zhì)量和穿越磁場(chǎng)的時(shí)間,O,r,已知：v，可用t=l/v求時(shí)間,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),帶電離子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)規(guī)律：,應(yīng)用,質(zhì)譜儀,回旋加速器,圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析方法：,確定圓心、半徑,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),1(帶電粒子在磁場(chǎng)

9、中運(yùn)動(dòng)的基本問(wèn)題)如圖所示，水平導(dǎo)線中有電流I通過(guò)，導(dǎo)線正下方的電子初速度的方向與電流I的方向相同，則電子將 (),A沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡是圓 B沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越大 C沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越小 D沿路徑b運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越小,帶負(fù)電，大拇指的反方向是受力方向,F,離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，B越小,B,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),2(對(duì)回旋加速器原理的理解)在回旋加速器中 () A電場(chǎng)用來(lái)加速帶電粒子，磁場(chǎng)則使帶電粒子回旋 B電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來(lái)加速帶電粒子 C磁場(chǎng)相同的條件下，回旋加速器的半徑越大，則帶電粒子獲得的動(dòng)能越大 D同一帶電粒子獲得的最大動(dòng)能只與交流電壓的大小有關(guān)，而與交流電壓的頻率無(wú)關(guān),F洛永不做功,AC,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)探究,典例精析,自我檢測(cè),課堂小結(jié),學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),3(帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題)如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界線SPMN，速率不同的同種帶電粒子從S點(diǎn)沿SP方向同時(shí)射入磁場(chǎng)其中穿過(guò)a點(diǎn)的