高中物理 第三章 磁場 洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)課件 粵教版選修31

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1、高中物理高中物理選修選修3-1粵教版粵教版第三章第三章 磁磁 場場學(xué)案學(xué)案5 洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)123學(xué)案學(xué)案5 洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù) 理解帶電粒子在理解帶電粒子在B與與v垂直時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)垂直時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng). 會(huì)推導(dǎo)帶電粒子僅在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)會(huì)推導(dǎo)帶電粒子僅在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期，并用它解答有關(guān)問題動(dòng)的半徑和周期，并用它解答有關(guān)問題. 知道回旋加速器和質(zhì)譜儀的構(gòu)造和原理知道回旋加速器和質(zhì)譜儀的構(gòu)造和原理. 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)

2、備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)如圖所示如圖所示的裝置是用來掩飾電子在勻強(qiáng)的裝置是用來掩飾電子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置(1)(1)不加磁場時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如何？加上磁場時(shí)，電不加磁場時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如何？加上磁場時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如何？子的運(yùn)動(dòng)軌跡如何？(2)(2)如果保持出射電子的速度不變，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，軌如果保持出射電子的速度不變，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，軌跡圓半徑如何變化？如果保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，增大出跡圓半徑如何變化？如果保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，增大出射電子的速度，圓半

3、徑如何變化？射電子的速度，圓半徑如何變化？答案答案(1)一條直線一個(gè)圓周一條直線一個(gè)圓周 (2)減小增大減小增大學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)二、二、質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)三三、回旋加速器、回旋加速器1回旋加速器主要由哪幾部分組成？回旋加速器主要由哪幾部分組成？回旋加速器中磁場和電場分別起什么作回旋加速器中磁場和電場分別起什么作用？用？答案兩個(gè)答案兩

4、個(gè)D形盒形盒、強(qiáng)電磁鐵、交變電、強(qiáng)電磁鐵、交變電源、粒子源、引出裝置等源、粒子源、引出裝置等磁場的作用磁場的作用是使帶電粒子回旋，電場的作用是使帶是使帶電粒子回旋，電場的作用是使帶電粒子加速電粒子加速2對交流電源的周期有什么要求？帶電粒子獲得的最大動(dòng)能由哪些因素決定？對交流電源的周期有什么要求？帶電粒子獲得的最大動(dòng)能由哪些因素決定？學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)學(xué)案學(xué)案6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)要點(diǎn)提煉要點(diǎn)提煉1回旋加速器中交流電源的周期等于帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期回旋加速器中交流電源的周期等于帶

5、電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期延伸思考延伸思考為什么帶電粒子加速后的最大動(dòng)能與加速電壓無關(guān)呢？為什么帶電粒子加速后的最大動(dòng)能與加速電壓無關(guān)呢？答案加速電壓高時(shí)，粒子在加速器中旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)較少，而加速電壓低時(shí)答案加速電壓高時(shí)，粒子在加速器中旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)較少，而加速電壓低時(shí),粒子在粒子在加速器中旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)較多加速器中旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)較多,最終粒子離開加速器時(shí)的速度與加速電壓無關(guān)最終粒子離開加速器時(shí)的速度與加速電壓無關(guān). 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)四四 、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的分析、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的分析1

6、圓心的確定方法：兩線定一點(diǎn)圓心的確定方法：兩線定一點(diǎn)(1)圓心一定在垂直于速度的直線上圓心一定在垂直于速度的直線上如圖甲所示，已知入射點(diǎn)如圖甲所示，已知入射點(diǎn)P(或出射點(diǎn)或出射點(diǎn)M)的速度方向，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作速的速度方向，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作速度的垂線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓心度的垂線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓心(2)圓心一定在弦的中垂線上圓心一定在弦的中垂線上如圖乙所示，作如圖乙所示，作P、M連線的中垂線，連線的中垂線，與其中一個(gè)速度的垂線的交點(diǎn)為圓心與其中一個(gè)速度的垂線的交點(diǎn)為圓心OO學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)2半徑

7、的確定半徑的確定半徑的計(jì)算一般利用幾何知識(shí)解直角三角形做題時(shí)一定要做好輔助線，由圓半徑的計(jì)算一般利用幾何知識(shí)解直角三角形做題時(shí)一定要做好輔助線，由圓的半徑和其他幾何邊構(gòu)成直角三角形的半徑和其他幾何邊構(gòu)成直角三角形3粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)一、帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的基一、帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的基本問題本問題學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)二、對質(zhì)譜儀和回旋加速器原理二、對質(zhì)譜儀和回旋加速器原理的理解的理解例例2

8、 (單選單選) 如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖,帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場的磁器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)分別為感應(yīng)強(qiáng)度和勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)分別為B和和E.平平板板S上有可讓粒子通過的狹縫上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位和記錄粒子位置的膠片置的膠片A1A2.平板平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場下列表述錯(cuò)誤的是的勻強(qiáng)磁場下列表述錯(cuò)誤的是 ( )A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向

9、外速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C能通過狹縫能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于的帶電粒子的速率等于E/BD粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小粒子的比荷越小qEqvBqvBEq,得：得：v=E/BD學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)例例3 回旋加速器是用來加速一群帶電?；匦铀倨魇怯脕砑铀僖蝗簬щ娏Ｗ邮顾鼈儷@得很大動(dòng)能的儀器，其核心子使它們獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)部分是兩個(gè)D形金屬扁盒，兩盒分別和形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒內(nèi)一高頻交流電源兩極相接，以

10、便在盒內(nèi)的狹縫中形成勻強(qiáng)電場，使粒子每次穿的狹縫中形成勻強(qiáng)電場，使粒子每次穿過狹縫時(shí)都得到加速，兩盒放在磁感應(yīng)過狹縫時(shí)都得到加速，兩盒放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為若粒子源射出的粒子電荷量為q，質(zhì)量，質(zhì)量為為m，粒子最大回旋半徑為，粒子最大回旋半徑為Rmax.求：求：(1)粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)；粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)；(2)所加交變電流頻率及粒子角速度；所加交變電流頻率及粒子角速度；(3)粒子離開加速器時(shí)的最大速度及最大粒子離開加速器時(shí)的最大速度及最大動(dòng)能動(dòng)

11、能解析解析(1)帶電粒子在盒內(nèi)做勻速圓帶電粒子在盒內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，每次加速之后半徑變大周運(yùn)動(dòng)，每次加速之后半徑變大學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)方法點(diǎn)撥回旋加速器中粒子每旋轉(zhuǎn)方法點(diǎn)撥回旋加速器中粒子每旋轉(zhuǎn)一周被加速兩次，粒子射出時(shí)的最大一周被加速兩次，粒子射出時(shí)的最大速度速度(動(dòng)能動(dòng)能)由磁感應(yīng)強(qiáng)度和由磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒的形盒的半徑?jīng)Q定，與加速電壓無關(guān)半徑?jīng)Q定，與加速電壓無關(guān).三、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻三、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題速圓周運(yùn)動(dòng)問題例例4 如圖所示，一束電荷量為如圖所示，一束電荷量為e的電子的電子以

12、垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度以垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B并垂直于磁場邊并垂直于磁場邊界的速度界的速度v射入寬度為射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，的勻強(qiáng)磁場中，穿出磁場時(shí)速度方向和原來射入方向的穿出磁場時(shí)速度方向和原來射入方向的夾角為夾角為60，求電子的質(zhì)量和穿越，求電子的質(zhì)量和穿越磁場的時(shí)間磁場的時(shí)間Or已知：已知：v，可用，可用t=l/v求時(shí)間求時(shí)間學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)2 339rldt vvv帶電粒子在帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律：運(yùn)動(dòng)規(guī)律：應(yīng)用應(yīng)用質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀回旋加速器回旋加速器圓周運(yùn)動(dòng)問題分析方法：圓周運(yùn)動(dòng)問題分析

13、方法： 確定圓心、半徑確定圓心、半徑學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)1(對回旋加速器原理的理解對回旋加速器原理的理解)(雙選雙選)在在回旋加速器中回旋加速器中 ()A電場用來加速帶電粒子，磁場則使電場用來加速帶電粒子，磁場則使帶電粒子回旋帶電粒子回旋B電場和磁場同時(shí)用來加速帶電粒子電場和磁場同時(shí)用來加速帶電粒子C磁場相同的條件下，回旋加速器的磁場相同的條件下，回旋加速器的半徑越大，則帶電粒子獲得的動(dòng)能越大半徑越大，則帶電粒子獲得的動(dòng)能越

14、大D同一帶電粒子獲得的最大動(dòng)能只與同一帶電粒子獲得的最大動(dòng)能只與交流電壓的大小有關(guān)，而與交流電壓的交流電壓的大小有關(guān)，而與交流電壓的頻率無關(guān)頻率無關(guān)f永不做功永不做功AC2.(帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題動(dòng)問題) (單選單選)如圖所示，有界勻強(qiáng)磁如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場邊界線場邊界線SPMN，速率不同的同種帶，速率不同的同種帶電粒子從電粒子從S點(diǎn)沿點(diǎn)沿SP方向同時(shí)射入磁場方向同時(shí)射入磁場其中穿過其中穿過a點(diǎn)的粒子速度點(diǎn)的粒子速度v1與與MN垂直；垂直；穿過穿過b點(diǎn)的粒子速度點(diǎn)的粒子速度v2與與MN成成60角，角，設(shè)粒子從設(shè)粒子從S到到a、b所需時(shí)間分別為所需時(shí)間分別為t1和和t2,則則t1 t2為為(重力不計(jì)重力不計(jì)) ()A13 B43 C11 D32O1O2/2/3D學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測自我檢測課堂小結(jié)課堂小結(jié)t