人教版選修31 第三章 第6節(jié) 帶電粒子在勻強磁場中的運動 課件（48張）.pptVIP

第三章 磁場 6帶電粒子在勻強磁場中的運動 課前預習 1 運動軌跡 帶電粒子 不計重力 以一定的速度v進入磁感應強度為b的勻強磁場時 1 當v b時 帶電粒子將做 運動 2 當v b時 帶電粒子將做 運動 2 帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動 1 運動條件 不計重力的帶電粒子沿著與磁場 的方向進入勻強磁場 帶電粒子在勻強磁場中的運動 勻速直線 勻速圓周 垂直 2 洛倫茲力的作用 提供帶電粒子做圓周運動的 即qvb 3 半徑和周期公式 半徑 r 周期 t 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期與粒子 和 無關 向心力 速度 運動半徑 用來分析各種元素的同位素并測量其質(zhì)量及含量百分比的儀器 1 構造如圖所示 主要由以下幾部分組成 帶電粒子注射器 加速電場 u 照相底片 質(zhì)譜儀 速度選擇器 b1 e 偏轉磁場 b2 qu qvb 1 構造圖 回旋加速器 2 工作原理 1 電場的特點及作用特點 兩個d形盒之間的窄縫區(qū)域存在 的電場 作用 帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時被 2 磁場的特點及作用特點 d形盒處于與盒面垂直的 磁場中 作用 帶電粒子在洛倫茲力作用下做 運動 從而改變運動方向 周期后再次進入電場 周期性變化 加速 勻強 勻速圓周 半個 判一判 1 帶電粒子在勻強磁場中一定做勻速圓周運動 2 帶電粒子在磁場中做圓周運動時 速度越大 半徑越大 3 帶電粒子在磁場中做圓周運動時 速度越大 周期越大 4 利用質(zhì)譜儀可以測定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素 5 回旋加速器的加速電壓越高 帶電粒子獲得的最終動能越大 d 課內(nèi)探究 這三個軌跡都是圓嗎 對應的粒子的速度大小相等嗎 提示 是圓 速度不相等v3 v2 v1 探究一帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動 1 兩種常見的運動情況 1 勻速直線運動 帶電粒子的速度方向與磁場方向平行 相同或相反 此時帶電粒子所受洛倫茲力為零 帶電粒子將以速度v做勻速直線運動 2 勻速圓周運動 帶電粒子垂直射入勻強磁場 由于洛倫茲力始終和運動方向垂直 因此不改變速度大小 但是不停地改變速度方向 所以帶電粒子做勻速圓周運動 洛倫茲力提供勻速圓周運動的向心力 3 有界磁場內(nèi)部分圓周軌跡的分析方法 1 圓心的確定 已知入射方向和出射方向時 可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線 兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心 如圖a所示 圖中p為入射點 m為出射點 已知入射點和出射點的位置時 可以通過入射點作入射方向的垂線 連接入射點和出射點 作其中垂線 這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心 如圖b所示 圖中p為入射點 m為出射點 d b 探究二質(zhì)譜儀 解題指導 解答此類問題要做到 1 對帶電粒子進行正確的受力分析和運動過程分析 2 選取合適的規(guī)律 建立方程求解 d 探究三回旋加速器 提示 1 磁場的作用是使帶電粒子回旋 電場的作用是使帶電粒子加速 動能的增加量為qu 2 交流電源的周期應等于帶電粒子在磁場中運動的周期 3 粒子的最大動能決定于磁感應強度b和d形盒的半徑r d 解題指導 深入理解回旋加速器的工作原理是解題的基礎 b 解析 回旋加速器可以加速正電荷 也可以加速負電荷 故a錯誤 回旋加速器利用電場加速 在磁場中速度大小不變 運用磁場偏轉 故b正確 離子在磁場中做圓周運動的周期與加速交變電壓的周期相等 故c d錯誤 故選b 素養(yǎng)提升 1 解題程序 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強度 運動速度相聯(lián)系 偏轉角度與圓心角 運動時間相聯(lián)系 在磁場中運動的時間與周期 圓心角相聯(lián)系 3 用規(guī)律即牛頓第二定律和圓周運動的規(guī)律 特別是周期公式 半徑公式 帶電粒子在有界磁場中的運動規(guī)律 2 帶電粒子