【创新设计】2013-2014学年高中物理人教版选修3-1第3章3-6带电粒子在匀强磁场中的运动.ppt

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1、自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练6带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练1知知道道洛洛伦伦兹兹力力不不做做功功，它它只只改改变变带带电电粒粒子子的的速速度度方方向，不改向，不改变变其速度的大小其速度的大小2掌掌握握带带电电粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的规规律律和分析方法和分析方法3知道知道质谱仪质谱仪和回旋加速器的构造和原理和回旋加速器的构造和原理自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分

2、类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练一、一、带电带电粒子在匀粒子在匀强强磁磁场场中的运中的运动动带带电电粒粒子子(不不计计重重力力)以以一一定定的的速速度度v进进入入磁磁感感应应强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场场中：中：(1)当当vB时时，带电带电粒子将做匀速直粒子将做匀速直线线运运动动；自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练半径半径 速度速度 自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点

3、演练课堂对点演练qU qvB 比荷比荷 质质量量 磁感磁感应应强强度度同位素同位素 自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练半半圆圆金属盒金属盒 增大增大 不不变变 自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练一一、带带电电粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中做做匀匀速速圆圆周周运运动动问问题题的的处处理理方法方法在在研研究究带带电电粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中做做匀匀速速圆圆周周运运动动规规律律时时，着重把握着重把握“一找一找圆圆心，二找半径，三找周期或心，二找半径，三找周期或时间时间

4、”的方法的方法(1)圆圆心心和和半半径径的的确确定定：带带电电粒粒子子进进入入一一个个有有界界磁磁场场后后的的轨轨道道是是一一段段圆圆弧弧，如如何何确确定定圆圆心心是是解解决决问问题题的的前前提提，也也是是解解题题的的关关键键首首先先，应应有有一一个个最最基基本本的的思思路路：即即圆圆心心一一定定在在与与速度方向垂直的直速度方向垂直的直线线上上 自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练在在实实际际问问题题中中圆圆心心位位置置的的确确定定，通通常常有有两两个个方方法法：已已知知入入射射方方向向和和出出射射方方向向时时，可可以以通通过过入入射

5、射点点和和出出射射点点作作垂垂直直于于入入射射方方向向和和出出射射方方向向的的直直线线，两两条条直直线线的的交交点点就就是是圆圆弧弧轨轨道道的的圆圆心心(如如图图363甲甲所所示示，图图中中P为为入入射射点点，M为为出出射射点点)已已知知入入射射方方向向和和出出射射点点的的位位置置时时，可可以以通通过过入入射射点点作作入入射射方方向向的的垂垂线线，连连接接入入射射点点和和出出射射点点，作作其其中中垂垂线线，这这两两条条直直线线的的交交点点就就是是圆圆弧弧轨轨道道的的圆圆心心(如如图图363乙乙所所示示，P为为入入射点，射点，M为为出射点出射点)自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活

6、页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练说说明明具具体体问问题题应应具具体体分分析析，不不同同题题目目中中关关于于圆圆心心位位置置的的确确定定方方法法不不尽尽相相同同，以以上上只只是是给给出出了了确确定定圆圆心心的的最最基基本本的的方方法法圆圆心心确确定定，画出轨迹图，由几何关系确定圆周运动的半径，画出轨迹图，由几何关系确定圆周运动的半径自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活

7、页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练二、带电粒子在有界磁场中的运动二、带电粒子在有界磁场中的运动有有界界匀匀强强磁磁场场指指在在局局部部空空间间存存在在着着匀匀强强磁磁场场，带带电电粒粒子子从从磁磁场场区区域域外外垂垂直直于于磁磁场场方方向向射射入入磁磁场场区区域域，在在磁磁场场区区域域内内经经历历一一段段匀匀速速圆圆周周运运动动，也也就就是是通通过过一一段段圆圆弧弧后后离离开开磁磁场场区区域域由由于于带带电电粒粒子子的的运运动动方方向向与与磁磁场场方方向向垂垂直直，从从磁磁场场边边界界进进入入磁磁场

8、场的的方方向向不不同同，或或磁磁场场区区域域边边界界不不同同造造成成它它在在磁磁场场中中运运动动的的圆弧轨道各有不同，可以从图圆弧轨道各有不同，可以从图365中看出中看出自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练解解决决这这一一类类问问题题时时，找找到到粒粒子子在在磁磁场场中中一一段段圆圆弧弧运运动动对对应应的的圆圆心心位位置置、半半径径大大小小以以及及与与半半径径相相关关的的几几何何关关系系是是解解题题的的关关键键其其中中将将进进入入磁磁场场时时粒粒子子受受洛洛伦伦兹兹力力和和射射出出磁磁场场时时受受洛洛伦伦兹兹力作用力作用线线延延长长，

9、交点就是，交点就是圆圆弧运弧运动动的的圆圆心心自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练特特别别提提醒醒(1)洛洛伦伦兹兹力力永永远远不不做做功功，磁磁场场的的作作用用是是让让带带电电粒粒子子“转转圈圈圈圈”，电场的作用是加速带电粒子电场的作用是加速带电粒子(2)两两D形形盒盒窄窄缝缝所所加加的的是是与与带带电电粒粒子子做做匀匀速速圆圆周周运运动动周周期相同的交流电，且粒子每次过窄缝时均为加速电压期相同的交流电，且粒子每次过窄缝时均为加速电压自主

10、学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练教材资料分析教材资料分析思考与讨论思考与讨论1带带电电粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的圆圆半半径径，与粒子的速度、磁与粒子的速度、磁场场的磁感的磁感应应强强度有什么关系？度有什么关系？自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练2假假如如粒粒子子两两次次经经过过盒盒缝缝的的时时间间间间隔隔相相同同，这这样画对吗？样画对吗？自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练【典

11、典例例1】如如图图366所所示示，一一束束电电荷荷量量为为e的的电电子子以以垂垂直直于于磁磁场场方方向向(磁磁感感应应强强度度为为B)并并垂垂直直于于磁磁场场边边界界的的速速度度v射射入入宽宽度度为为d的的磁磁场场中中，穿穿出出磁磁场场时时速速度度方方向向和和原原来来射射入入方方向向的的夹夹角角为为60.求求电电子子的的质质量和穿越磁量和穿越磁场场的的时间时间自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例

12、析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练【典典例例2】如如图图368所所示示，以以两两虚虚线线为为边边界界，中中间间存存在在平平行行纸纸面面且且与与边边界界垂垂直直的的水水平平电电场场，宽宽度度为为d，两两侧侧为为相相同同的的匀匀强强磁磁场场，方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里一一质质量量为为m、带带电

13、电量量q、重重力力不不计计的的带带电电粒粒子子，以以初初速速度度v1垂垂直直边边界界射射入入磁磁场场做做匀匀速速圆圆周周运运动动，后后进进入入电电场场做做匀匀加加速速运运动动，然然后后第第二二次次进进入入磁磁场场中中运运动动，此此后后粒粒子子在在电电场场和和磁磁场场中中交交替替运运动动已已知知粒粒子子第第二二次次在在磁磁场场中中运运动动的的半半径径是是第第一一次次的的二二倍倍，第三次是第一次的三倍，以此第三次是第一次的三倍，以此类类推求：推求：自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练(1)粒子第一次粒子第一次经过电场经过电场的的过过程中程

14、中电场电场力所做的功力所做的功W1；(2)粒子第粒子第n次次经过电场时电场经过电场时电场强强度的大小度的大小En；(3)粒子第粒子第n次次经过电场时经过电场时所用的所用的时间时间tn.自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练【变变式式2】(2012新新四四区区高高二二检检测测)一一个个用用于于加加速速质质子子的的回回旋旋加加速速器器，其其核核心心部部

15、分分如如图图369所所示示，D形形盒盒半半径径为为R，垂垂直直D形形盒盒底底面面的的匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为B，两两盒盒分分别别与与交交流流电电源源相相连连下下列列说说法法正确的是正确的是()A质质子被加速后的最大速度随子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大的增大而增大B质质子被加速后的最大速度随加速子被加速后的最大速度随加速电压电压的增大而增大的增大而增大C只要只要R足足够够大，大，质质子的速度可以被加速到任意子的速度可以被加速到任意值值D不需要改不需要改变变任何量，任何量，这这个装置也能用于加速个装置也能用于加速粒子粒子自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析

16、活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练图图3610 自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练解解析析粒粒子子沿沿半半径径方方向向进进入入圆圆形形磁磁场场区区域域时时，一定沿半径方向射出，如图，一定沿半径方向射出，如图 答案答案B自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练回旋加速器问题回旋加速器问题2回回旋旋加加速速器器是是加加速速带带电电粒粒子子的的装装置置，其其核核心心部部分分是

17、是分分别别与与高高频频交交流流电电极极相相连连接接的的两两个个D形形金金属属盒盒，两两盒盒间间的的狭狭缝缝中中形形成成的的周周期期性性变变化化的的电电场场，使使粒粒子子在在通通过过狭狭缝缝时时都都能能得得到到加加速速，两两D形形金金属属盒盒处处于于垂垂直直于于盒盒底底面面的的匀匀强强磁磁场场中中，如如图图3611所示，要增大带电粒子射出时的动能，下列说法中正确的是所示，要增大带电粒子射出时的动能，下列说法中正确的是()A增加交流电的电压增加交流电的电压 B增大磁感应强度增大磁感应强度C改变磁场方向改变磁场方向 D增大加速器半径增大加速器半径自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析活页限时训练活页限时训练课堂对点演练课堂对点演练单击此处进入单击此处进入 活页规范训练活页规范训练