高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修

成才之路·物理路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索人教版·選修3-1成才之路·物理路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索人教版·磁

場(chǎng)第三章磁場(chǎng)第三章6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第三章6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第三章學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入2知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)6課時(shí)作業(yè)8課堂知識(shí)構(gòu)建5易錯(cuò)案例剖析7學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入2知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位※※掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡及做功情況※了解質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理※※掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡及做功情況※了解質(zhì)譜儀課堂情景切入課堂情景切入美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的回旋加速器直徑長(zhǎng)達(dá)2km，請(qǐng)你探究分析回旋加速器直徑為什么要這樣大？美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的回旋加速器直徑長(zhǎng)達(dá)2km，請(qǐng)你探究分析回旋加知識(shí)自主梳理知識(shí)自主梳理帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.洛倫茲力的特點(diǎn)(1)洛倫茲力不改變帶電粒子速度的__________，或者說(shuō)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功。(2)洛倫茲力方向總與速度方向__________，正好起到了向心力的作用。大小垂直帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.洛倫茲力的特點(diǎn)大小垂直無(wú)關(guān)

勻速圓周

無(wú)關(guān)勻速圓周質(zhì)譜儀用來(lái)分析各種元素的同位素并測(cè)量其質(zhì)量及含量百分比的儀器。1．構(gòu)造如圖所示，主要由以下幾部分組成：質(zhì)譜儀用來(lái)分析各種元素的同位素并測(cè)量其質(zhì)量及含量百分比的儀器①帶電粒子注射器②加速電場(chǎng)(U)③___________________④_____________⑤照相底片速度選擇器(B1、E)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(B2)速度選擇器(B1、E)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(B2)qUqvBqUqvB1.構(gòu)造圖回旋加速器1.構(gòu)造圖回旋加速器2．工作原理(1)電場(chǎng)的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：兩個(gè)D形盒之間的窄縫區(qū)域存在____________的電場(chǎng)。作用：帶電粒子經(jīng)過(guò)該區(qū)域時(shí)被________。(2)磁場(chǎng)的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：D形盒處于與盒面垂直的________磁場(chǎng)中。作用：帶電粒子在洛倫茲力作用下做__________運(yùn)動(dòng)，從而改變運(yùn)動(dòng)方向，________周期后再次進(jìn)入電場(chǎng)。周期性變化加速勻強(qiáng)勻速圓周半個(gè)2．工作原理周期性變化加速勻強(qiáng)勻速圓周半個(gè)重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題1．圓心的確定(1)已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖a所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題(2)已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖b所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修2．帶電粒子在不同邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)直線邊界(進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，如圖所示)2．帶電粒子在不同邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示)(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示)(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示)(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示)高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的程序解題法——三步法1．畫軌跡即確定圓心，幾何方法求半徑并畫出軌跡。2．找聯(lián)系軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間相聯(lián)系，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與周期、圓心角相聯(lián)系。3．用規(guī)律即牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式。二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的程序解題法——三步法如圖所示，兩個(gè)橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓的直徑和正方形的邊長(zhǎng)相等，兩個(gè)電子以相同的速度分別飛入兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，速度方向均與磁場(chǎng)方向垂直，進(jìn)入圓形磁場(chǎng)的電子初速度方向?qū)?zhǔn)圓心；進(jìn)入正方形磁場(chǎng)的電子初速度方向垂直于邊界，從中點(diǎn)進(jìn)入。則下面判斷正確的是()如圖所示，兩個(gè)橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度相A．兩電子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其半徑一定相同B．兩電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定不相同C．進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子一定先飛離磁場(chǎng)D．進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子一定不會(huì)后飛離磁場(chǎng)答案：ADA．兩電子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其半徑一定相同解析：兩個(gè)電子以相同的速度分別飛入兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的磁場(chǎng)區(qū)域，兩電子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其半徑一定相同，選項(xiàng)A正確；當(dāng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑等于圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑時(shí)，兩電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都為T/4，時(shí)間相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子不一定先飛離磁場(chǎng)，可能二者同時(shí)飛出磁場(chǎng)，進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子一定不會(huì)后飛離磁場(chǎng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修(2)電場(chǎng)的作用：回旋加速器兩個(gè)D形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩D形盒正對(duì)截面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子經(jīng)過(guò)該區(qū)域時(shí)被加速。(3)交變電壓：為保證帶電粒子每次經(jīng)過(guò)窄縫時(shí)都被加速，使之能量不斷提高，需在窄縫兩側(cè)加上跟帶電粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)周期相同的交變電壓。高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修答案：ACD高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修課堂知識(shí)構(gòu)建課堂知識(shí)構(gòu)建高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì) 如圖所示，在xOy平面內(nèi)，y≥0的區(qū)域有垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m、帶電量大小為q的粒子從原點(diǎn)O沿與x軸正方向成60°角方向以v0射入，粒子的重力不計(jì)，求帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和帶電粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 如圖所示，在xOy平面內(nèi)，y≥0的區(qū)域有垂直于xOy平面向高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修答案：AC答案：AC高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修 質(zhì)譜儀原理如圖所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間距離為d；c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。今有一質(zhì)量為m、電荷量為＋e的正電子(不計(jì)重力)，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過(guò)速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求：關(guān)于質(zhì)譜儀和回旋加速器的問(wèn)題 質(zhì)譜儀原理如圖所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選(1)粒子射出加速器時(shí)的速度v為多少？(2)速度選擇器的電壓U2為多少？(3)粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R為多大？(1)粒子射出加速器時(shí)的速度v為多少？高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修點(diǎn)評(píng)：解答此類問(wèn)題要做到：(1)對(duì)帶電粒子進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析。(2)選取合適的規(guī)律，建立方程求解。高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修如圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻電源相連?，F(xiàn)分別加速氘核(H)和氦核(He)。下列說(shuō)法中正確的是()如圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩金A．它們的最大速度相同B．它們的最大動(dòng)能相同C．它們?cè)贒形盒中運(yùn)動(dòng)的周期相同D．僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動(dòng)能答案：AC高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修 如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系xOy，在其第三象限空間有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.5T，還有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝2N/C。在其第一象限空間有沿y軸負(fù)方向的、場(chǎng)強(qiáng)大小也為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，并在y>h＝0.4m的區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點(diǎn)得到一初速度，恰好能沿PO作勻速直線運(yùn)動(dòng)(PO與x軸負(fù)方向的夾角為θ＝45°)，并從原點(diǎn)O進(jìn)入第一象限。已知重力加速度g＝10m/s2，問(wèn)：帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系xOy，在其第三象限空間有(1)油滴在第三象限運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力三力的大小之比，并指出油滴帶何種電荷；(2)油滴在P點(diǎn)得到的初速度大小；(3)油滴在第一象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。(1)油滴在第三象限運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力三力的解析：(1)根據(jù)受力分析(如圖)可知解析：(1)根據(jù)受力分析(如圖)可知高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修在平面直角坐標(biāo)系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第Ⅳ象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點(diǎn)以一定的初速度垂直于y軸射入電場(chǎng)，經(jīng)x軸上的N點(diǎn)與x軸正方向成θ＝60°角射入磁場(chǎng)，最后從y軸負(fù)半軸上的P點(diǎn)垂直于y軸射出磁場(chǎng)，已知ON＝d，如圖所示。不計(jì)粒子重力，求：在平面直角坐標(biāo)系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R；(2)粒子在M點(diǎn)的初速度v0的大?。?3)粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的總時(shí)間t。(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R；高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修高中物理36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選修易錯(cuò)案例剖析易