【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1

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

場第三章磁場第三章6帶電粒子在勻強磁場中的運動第三章6帶電粒子在勻強磁場中的運動第三章學習目標定位1課堂情景切入2知識自主梳理3重點難點突破4考點題型設計6課時作業(yè)8課堂知識構建5易錯案例剖析7學習目標定位1課堂情景切入2知識自主梳理3重點難點突破4考點學習目標定位學習目標定位※※掌握帶電粒子在勻強磁場中的運動軌跡及做功情況※了解質譜儀和回旋加速器的工作原理※※掌握帶電粒子在勻強磁場中的運動軌跡及做功情況※了解質譜儀課堂情景切入課堂情景切入美國費米實驗室的回旋加速器直徑長達2km，請你探究分析回旋加速器直徑為什么要這樣大？美國費米實驗室的回旋加速器直徑長達2km，請你探究分析回旋加知識自主梳理知識自主梳理帶電粒子在勻強磁場中的運動1.洛倫茲力的特點(1)洛倫茲力不改變帶電粒子速度的__________，或者說，洛倫茲力對帶電粒子不做功。(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磁場中的運動1.洛倫茲力的特點大小垂直無關

勻速圓周

無關勻速圓周質譜儀用來分析各種元素的同位素并測量其質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：質譜儀用來分析各種元素的同位素并測量其質量及含量百分比的儀器①帶電粒子注射器②加速電場(U)③___________________④_____________⑤照相底片速度選擇器(B1、E)偏轉磁場(B2)速度選擇器(B1、E)偏轉磁場(B2)qUqvBqUqvB1.構造圖回旋加速器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2．工作原理周期性變化加速勻強勻速圓周半個重點難點突破重點難點突破一、帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題1．圓心的確定(1)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)。一、帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題(2)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)?！境刹胖贰扛咧形锢?36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-12．帶電粒子在不同邊界磁場中的運動(1)直線邊界(進出磁場具有對稱性，如圖所示)2．帶電粒子在不同邊界磁場中的運動(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)【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1二、帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的程序解題法——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。二、帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的程序解題法——三步法如圖所示，兩個橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內有磁感應強度相同的勻強磁場，圓的直徑和正方形的邊長相等，兩個電子以相同的速度分別飛入兩個磁場區(qū)域，速度方向均與磁場方向垂直，進入圓形磁場的電子初速度方向對準圓心；進入正方形磁場的電子初速度方向垂直于邊界，從中點進入。則下面判斷正確的是()如圖所示，兩個橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內有磁感應強度相A．兩電子在兩磁場中運動時，其半徑一定相同B．兩電子在磁場中運動的時間一定不相同C．進入圓形磁場區(qū)域的電子一定先飛離磁場D．進入圓形磁場區(qū)域的電子一定不會后飛離磁場答案：ADA．兩電子在兩磁場中運動時，其半徑一定相同解析：兩個電子以相同的速度分別飛入兩個磁感應強度相同的磁場區(qū)域，兩電子在兩磁場中運動時，其半徑一定相同，選項A正確；當運動的軌道半徑等于圓形磁場區(qū)域的半徑時，兩電子在磁場中運動的時間都為T/4，時間相同，選項B錯誤；進入圓形磁場區(qū)域的電子不一定先飛離磁場，可能二者同時飛出磁場，進入圓形磁場區(qū)域的電子一定不會后飛離磁場，選項C錯誤，D正確。【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1(2)電場的作用：回旋加速器兩個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形盒正對截面的勻強電場，帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時被加速。(3)交變電壓：為保證帶電粒子每次經(jīng)過窄縫時都被加速，使之能量不斷提高，需在窄縫兩側加上跟帶電粒子在D形盒中運動周期相同的交變電壓?！境刹胖贰扛咧形锢?36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1答案：ACD【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1課堂知識構建課堂知識構建【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1考點題型設計考點題型設計 如圖所示，在xOy平面內，y≥0的區(qū)域有垂直于xOy平面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，一質量為m、帶電量大小為q的粒子從原點O沿與x軸正方向成60°角方向以v0射入，粒子的重力不計，求帶電粒子在磁場中運動的時間和帶電粒子離開磁場時的位置。帶電粒子在勻強磁場中的運動 如圖所示，在xOy平面內，y≥0的區(qū)域有垂直于xOy平面向【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1答案：AC答案：AC【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1 質譜儀原理如圖所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應強度為B1，板間距離為d；c為偏轉分離器，磁感應強度為B2。今有一質量為m、電荷量為＋e的正電子(不計重力)，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進入分離器后做半徑為R的勻速圓周運動。求：關于質譜儀和回旋加速器的問題 質譜儀原理如圖所示，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磁場中做勻速圓周運動的半徑R為多大？(1)粒子射出加速器時的速度v為多少？【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1點評：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。【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1如圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，兩金屬盒置于勻強磁場中，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D形金屬盒，兩金A．它們的最大速度相同B．它們的最大動能相同C．它們在D形盒中運動的周期相同D．僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能答案：AC【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1 如圖所示，位于豎直平面內的坐標系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磁場，磁感應強度大小為B＝0.5T，還有沿x軸負方向的勻強電場，場強大小為E＝2N/C。在其第一象限空間有沿y軸負方向的、場強大小也為E的勻強電場，并在y>h＝0.4m的區(qū)域有磁感應強度也為B的垂直于紙面向里的勻強磁場。一個帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點得到一初速度，恰好能沿PO作勻速直線運動(PO與x軸負方向的夾角為θ＝45°)，并從原點O進入第一象限。已知重力加速度g＝10m/s2，問：帶電粒子在復合場中的運動 如圖所示，位于豎直平面內的坐標系xOy，在其第三象限空間有(1)油滴在第三象限運動時受到的重力、電場力、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點得到的初速度大小；(3)油滴在第一象限運動的時間。(1)油滴在第三象限運動時受到的重力、電場力、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【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1在平面直角坐標系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y軸負方向的勻強電場，第Ⅳ象限存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B。一質量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點以一定的初速度垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上的N點與x軸正方向成θ＝60°角射入磁場，最后從y軸負半軸上的P點垂直于y軸射出磁場，已知ON＝d，如圖所示。不計粒子重力，求：在平面直角坐標系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y軸負方向的勻強電場(1)粒子在磁場中運動的軌道半徑R；(2)粒子在M點的初速度v0的大??；(3)粒子從M點運動到P點的總時間t。(1)粒子在磁場中運動的軌道半徑R；【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1易錯案例剖析易錯案例剖析易錯點：審題不清亂套公式導致錯解案例：如圖所示，帶負電的粒子垂直磁場方向進入圓形勻強磁場區(qū)域，射出磁場時速度偏離原方向的角度為60°。已知帶電粒子質量m＝3×10－20kg，電荷量q＝10－13C，速度v0＝105m/s。磁場區(qū)域的半徑R＝×10－1m，不計重力，求磁場的磁感應強度。易錯點：審題不清亂套公式導致錯解【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1正確答案：0.1T正確答案：0.1T成才之路·物理路漫漫其修遠兮吾將上下而求索人教版·選修3-1成才之路·物理路漫漫其修遠兮吾將上下而求索人教版·磁

場第三章磁場第三章6帶電粒子在勻強磁場中的運動第三章6帶電粒子在勻強磁場中的運動第三章學習目標定位1課堂情景切入2知識自主梳理3重點難點突破4考點題型設計6課時作業(yè)8課堂知識構建5易錯案例剖析7學習目標定位1課堂情景切入2知識自主梳理3重點難點突破4考點學習目標定位學習目標定位※※掌握帶電粒子在勻強磁場中的運動軌跡及做功情況※了解質譜儀和回旋加速器的工作原理※※掌握帶電粒子在勻強磁場中的運動軌跡及做功情況※了解質譜儀課堂情景切入課堂情景切入美國費米實驗室的回旋加速器直徑長達2km，請你探究分析回旋加速器直徑為什么要這樣大？美國費米實驗室的回旋加速器直徑長達2km，請你探究分析回旋加知識自主梳理知識自主梳理帶電粒子在勻強磁場中的運動1.洛倫茲力的特點(1)洛倫茲力不改變帶電粒子速度的__________，或者說，洛倫茲力對帶電粒子不做功。(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磁場中的運動1.洛倫茲力的特點大小垂直無關

勻速圓周

無關勻速圓周質譜儀用來分析各種元素的同位素并測量其質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：質譜儀用來分析各種元素的同位素并測量其質量及含量百分比的儀器①帶電粒子注射器②加速電場(U)③___________________④_____________⑤照相底片速度選擇器(B1、E)偏轉磁場(B2)速度選擇器(B1、E)偏轉磁場(B2)qUqvBqUqvB1.構造圖回旋加速器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2．工作原理周期性變化加速勻強勻速圓周半個重點難點突破重點難點突破一、帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題1．圓心的確定(1)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)。一、帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題(2)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)。【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-12．帶電粒子在不同邊界磁場中的運動(1)直線邊界(進出磁場具有對稱性，如圖所示)2．帶電粒子在不同邊界磁場中的運動(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)【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1二、帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的程序解題法——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。二、帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的程序解題法——三步法如圖所示，兩個橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內有磁感應強度相同的勻強磁場，圓的直徑和正方形的邊長相等，兩個電子以相同的速度分別飛入兩個磁場區(qū)域，速度方向均與磁場方向垂直，進入圓形磁場的電子初速度方向對準圓心；進入正方形磁場的電子初速度方向垂直于邊界，從中點進入。則下面判斷正確的是()如圖所示，兩個橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內有磁感應強度相A．兩電子在兩磁場中運動時，其半徑一定相同B．兩電子在磁場中運動的時間一定不相同C．進入圓形磁場區(qū)域的電子一定先飛離磁場D．進入圓形磁場區(qū)域的電子一定不會后飛離磁場答案：ADA．兩電子在兩磁場中運動時，其半徑一定相同解析：兩個電子以相同的速度分別飛入兩個磁感應強度相同的磁場區(qū)域，兩電子在兩磁場中運動時，其半徑一定相同，選項A正確；當運動的軌道半徑等于圓形磁場區(qū)域的半徑時，兩電子在磁場中運動的時間都為T/4，時間相同，選項B錯誤；進入圓形磁場區(qū)域的電子不一定先飛離磁場，可能二者同時飛出磁場，進入圓形磁場區(qū)域的電子一定不會后飛離磁場，選項C錯誤，D正確。【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1(2)電場的作用：回旋加速器兩個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形盒正對截面的勻強電場，帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時被加速。(3)交變電壓：為保證帶電粒子每次經(jīng)過窄縫時都被加速，使之能量不斷提高，需在窄縫兩側加上跟帶電粒子在D形盒中運動周期相同的交變電壓?！境刹胖贰扛咧形锢?36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1答案：ACD【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1課堂知識構建課堂知識構建【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1考點題型設計考點題型設計 如圖所示，在xOy平面內，y≥0的區(qū)域有垂直于xOy平面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，一質量為m、帶電量大小為q的粒子從原點O沿與x軸正方向成60°角方向以v0射入，粒子的重力不計，求帶電粒子在磁場中運動的時間和帶電粒子離開磁場時的位置。帶電粒子在勻強磁場中的運動 如圖所示，在xOy平面內，y≥0的區(qū)域有垂直于xOy平面向【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1答案：AC答案：AC【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1 質譜儀原理如圖所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應強度為B1，板間距離為d；c為偏轉分離器，磁感應強度為B2。今有一質量為m、電荷量為＋e的正電子(不計重力)，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進入分離器后做半徑為R的勻速圓周運動。求：關于質譜儀和回旋加速器的問題 質譜儀原理如圖所示，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磁場中做勻速圓周運動的半徑R為多大？(1)粒子射出加速器時的速度v為多少？【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1點評：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?！境刹胖贰扛咧形锢?36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1如圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，兩金屬盒置于勻強磁場中，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D形金屬盒，兩金A．它們的最大速度相同B．它們的最大動能相同C．它們在D形盒中運動的周期相同D．僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能答案：AC【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1【成才之路】高中物理-36-帶電粒子在勻強磁場中的運動課件-新人教版選修3-1 如圖所示，位于豎直平面內的坐標系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磁場，磁感應強度大小為B＝0.5T，還有沿x軸負方向的勻強電場，場強大小為E＝2N/C。在其第一象限空間有沿y軸負方向的、場強大小也為E的勻強電場，并在y>h＝0.4m的區(qū)域有磁感應強度也為B的垂直于紙面向里的勻強磁場。一個帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點得到一初速度，恰好能沿PO作勻速直線運動(PO與x軸負方向的夾角為θ＝45°)，并從原點O進入第一象限。已知重力加速度g＝10m/s2，問：帶電粒子在復合場中的運動 如圖所示，位于豎直平面內的