《高中物理 第3章 带电粒子在匀强磁场中的运动课件 新人教版选修31》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第3章 带电粒子在匀强磁场中的运动课件 新人教版选修31（47页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-16带电粒子在匀强磁场中的运动配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-11已知做匀速圆周运动的物体其质量为m，速度为v，圆的半径为r，则F向_；若周期为T，则T_.精彩回眸精彩回眸配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-12如图361所示，用绝缘细线拴一个质量为m的小球，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，整个空间存在着竖直向下、场强为E的匀强电场小球带_电荷，所带电荷量为_配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-13有一束粒子，以同一速度飞入匀强磁场，在磁场中的运动轨迹如图
2、362中a、b、c所示已知磁场方向与速度方向垂直并指向纸内，从这些轨迹能得出粒子的带电情况是：a粒子_电，b粒子_电，c粒子_电带正带正不带不带带负带负配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1一、带电粒子在匀强磁场中的运动1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的匀强磁场中：(1)当vB时，带电粒子将做匀速直线运动新知梳理新知梳理配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1半径半径速度速度配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1二、质谱仪和回旋加速器1质谱仪(1)原理如图363配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1qUqvB比荷比荷质量质量磁感应强度磁感应强度同位素
3、同位素配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1半圆金属盒半圆金属盒增大增大不变不变配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-11圆心和半径的确定(1)圆心的确定带电粒子进入一个有界磁场后的轨迹是一段圆弧，如何确定圆心是解决此类问题的前提，也是解题的关键一个最基本的思路是：圆心一定在与速度方向垂直的直线上，举例如下：怎样确定带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动怎样确定带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆心、半径及时间？的圆心、半径及时间？配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1已知入射方向和出射点的位置时，可以
4、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366所示，P为入射点，M为出射点)配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1特别提醒：只有当带电粒子以垂直于磁场的方向射入匀强磁场中时，带电粒子才能做匀速圆周运动，两个条件缺一不可配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-11工作原理利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子，这些过程在回旋加速器的核心部
5、件两个D形盒和其间的窄缝内完成回旋加速器的工作原理是什么？带电粒子最终获回旋加速器的工作原理是什么？带电粒子最终获得能量与哪些因素有关？得能量与哪些因素有关？配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1(2)电场的作用回旋加速器两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化并垂直于两D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速(3)交变电压为保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速，使之能量不断提高，需在窄缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-12一回旋加速器，在外
6、加磁场一定时，可把质子(H)加速到v，使它获得的动能为Ek，则：(1)能把粒子(He)加速到的速度为_(2)粒子获得的动能为_(3)加速粒子的交流电压周期与加速质子的交流电压周期之比为_配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1【例1】 如图369所示，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电的质子以速度v0从O点垂直射入已知两板之间距离为d.板长为d，O点是NP板的正中点，为使粒子能从两板之间射出，试求磁感应强度B应满足的条件(已知质子带电荷量为q，质量为m)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配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1解析：如图所示，由于质子在O点的速度
7、垂直于板NP，所以粒子在磁场中做圆周运动的圆心O一定位于NP所在的直线上如果直径小于ON，则轨迹将是圆心位于ON之间的一段半圆弧配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1反思领悟：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题方法三步法(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、半径公式配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1如图3610所示，初速度为零的负离子经电势差为U的
8、电场加速后，从离子枪T中水平射出，经过一段路程后进入水平放置的两平行金属板MN和PQ之间，离子所经空间存在着磁感应强度为B的匀强磁场不考虑重力作用，离子的比荷q/m在什么范围内，离子才能打在金属板上？配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1【例2】 回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属盒，两盒分别和一高频交流电源两极相连，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过窄缝都得到加速，两盒放在匀强磁场中，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
9、量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rm，其运动轨迹如图3611所示，问：带电粒子在复合场中运动的应用带电粒子在复合场中运动的应用回旋加速器回旋加速器和质谱仪和质谱仪配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1(1)盒中有无电场？(2)粒子在盒内做何种运动？(3)所加交流电频率应是多大，粒子角速度为多大？(4)粒子离开加速器时速度是多大，最大动能为多少？(5)设两D形盒间电场的电势差为U，求加速到上述能量所需的时间(不计粒子在电场中运动的时间)配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1如图3612是质谱仪的工作原
10、理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场下列表述不正确的是()配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小【答案】D配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1带电粒子在有界匀强磁场中的运动有界匀强磁场指在局部空间存在着匀强磁场，带电粒子从磁场
11、区域外垂直磁场方向射入磁场区域，在磁场区域内经历一段匀速圆周运动，也就是通过一段圆弧后离开磁场区域由于运动的带电粒子垂直磁场方向，从磁场边界进入磁场的方向不同，或磁场区域边界不同，造成它在磁场中运动的圆弧轨道各有不同，可以从下图中看出创新拓展创新拓展配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1解决这一类问题时，找到粒子在磁场中一段圆弧运动对应的圆心位置、半径大小以及与半径相关的几何关系是解题的关键其中将进入磁场时粒子受洛伦兹力和射出磁场时受洛伦兹力作用线延长，交点就是圆弧运动的圆心配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1特别提醒：(1)带电粒子在有界磁场中运动的临界极值问题，注意下列结论，再借
12、助数学方法分析刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长当速率v变化时，圆周角越大的，运动的时间越长(2)圆周运动中有关对称规律从某一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；在圆形区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1【例3】 图3613中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U，两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里图中右边有一半径为R、圆心为O的圆形区域，区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面朝里一电荷量为q的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G点射出已知弧F所对应的圆心角为，不计重力求配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1(1)离子速度的大小；(2)离子的质量配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1(2)在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有配人教版配人教版 物理物理 选修选修3-1
高中物理 第3章 带电粒子在匀强磁场中的运动课件 新人教版选修31
