2017-2018学年高中物理（粤教版,选修3-1）同步课件+教师用书:第3章 第6节 洛伦兹力与现代技术 （2份打包）

学业分层测评 知识点一 知识点二 第六节　洛伦兹力与现代技术 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道垂直射入匀强磁场的带电粒子在磁场中做匀速圆周运动． 2．会应用公式f＝qvB推导带电粒子做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会应用它们解答有关问题．(重点、难点) 3．知道回旋加速器、质谱仪的基本构造、原理以及基本用途．(重点) 洛伦兹力演示仪 电子束 氢气 直线 圆弧线 增大 减小 带 电 粒 子 在 磁 场 中 的 运 动 eq \a\vs4\al([先填空]) 1．实验探究 (1)装置是________________，它是一个特制的电子射线管，管内下方的电子枪射出的_______，可以使管内的_____发出辉光，从而显示出电子的径迹． (2)实验现象 ①当没有磁场作用时，电子的运动轨迹是_____． ②当电子垂直射入磁场时，电子的运动轨迹是_______． ③结论：增大电子的速度时圆周半径_____，增强磁场磁感应强度时，圆周半径_____． 不改变 不对 不改变 垂直 向心力 2．带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)洛伦兹力的作用效果 ①洛伦兹力_______ (A.改变　B．不改变)带电粒子速度的大小，或者说洛伦兹力_____ (A.对　B．不对)带电粒子做功，_______ (A.改变　B．不改变)粒子的能量． ②洛伦兹力总与速度方向_____，正好起到了充当_______的作用． (2)运动规律 带电粒子沿着与磁场垂直方向射入匀强磁场中做匀速圆周运动．_____＝meq \f(v2,r). ①轨道半径：r＝____. ②运动周期：T＝____. qvB eq \f(mv,qB) eq \f(2πm,qB) × √ × eq \a\vs4\al([再判断]) 1．带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径，与粒子的质量和速度无关．( ) 2．运动电荷进入磁场后(无其他场)可能做匀速圆周运动，不可能做类平抛运动．( ) 3．运动电荷进入磁场后(无其他场)可能做匀加速直线运动，不可能做匀速直线运动．( ) eq \a\vs4\al([后思考]) 带电粒子若垂直进入非匀强磁场后做半径不断变化的运动，这时公式r＝eq \f(mv,qB)是否成立？ 【提示】　成立．在非匀强磁场中，随着B的变化，粒子轨迹的圆心、半径不断变化，但粒子运动到某位置的半径仍由B、q、v、m决定，仍满足r＝eq \f(mv,qB). eq \a\vs4\al([合作探讨]) 如图3­6­1所示，磁感应强度为B的匀强磁场左、右边缘平行，磁场的宽度为d，正粒子射入磁场的速度方向与左边缘夹角为θ，已知，粒子质量为m、带电荷量为q，与磁场右侧边界恰好相切． 探讨1：如何确定带电粒子做匀速圆周运动的圆心？ 图3­6­1 【提示】　作入射方向(过入射点)和右侧边界(切点处)的垂线， 两垂线的交点即为圆心． 探讨2：粒子作匀速圆周运动的半径是多大？ 【提示】　r＝eq \f(d,1＋cos θ). 探讨3：粒子射入磁场的速度是多大？ 提示：v＝eq \f(Bdq,m1＋cos θ). eq \a\vs4\al([核心点击]) 1．运动轨迹 (1)匀速直线运动 当带电粒子的速度方向与磁场平行时，不受洛伦兹力作用，带电粒子在磁场中做匀速直线运动． (2)匀速圆周运动 当带电粒子的速度方向与磁场垂直时，仅在洛伦兹力作用下带电粒子在磁场中做匀速圆周运动． 2．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法 (1)周期及半径的确定 洛伦兹力提供向心力，则有qvB＝meq \f(v2,r)， 得到轨道半径r＝eq \f(mv,qB) 由轨道半径与周期的关系得T＝eq \f(2πm,qB). (2)圆心的确定 ①已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图3­6­2(a)所示，图中P为入射点，M为出射点)． ②已知入射方向和出射点的位置时，可以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3­6­2(b)，P为入射点，M为出射点)． 图3­6­2 (3)圆心角的确定 ①带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向间的夹角φ叫偏向角．偏向角等于圆心角即α＝φ，如图3­6­3. 图3­6­3 ②某段圆弧所对应的圆心角是这段圆弧弦切角的二倍，即φ＝2θ. 1．电子在匀强磁场中做匀速圆周运动．下列说法正确的是(　　) A．速率越大，周期越大 B．速率越小，周期越大 C．速度方向与磁场方向平行 D．速度方向与磁场方向垂直 【解析】　由粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期公式T＝eq \f(2πm,qB)可知，周期的