高中物理-磁场ppt课件

1、知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究第八章第八章 磁场磁场章末整合章末整合知识体系总览知识体系总览磁场磁场知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究磁场的描画磁场的描画知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究方法综合放送方法综合放送确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法1对称法对称法 带电粒子假设从不断

2、线边境进入磁场又从该边境射出时，其轨迹关于入带电粒子假设从不断线边境进入磁场又从该边境射出时，其轨迹关于入射点和射点和 出射点线段的中垂线对称，入射速度方向与出射速度方向与边境的夹角出射点线段的中垂线对称，入射速度方向与出射速度方向与边境的夹角相等，相等， 利用这一结论可以轻松画出粒子的轨迹利用这一结论可以轻松画出粒子的轨迹知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究【例【例1】如图】如图81所示，在所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、轴上方存在着垂直于纸面向里、 磁感应强度为磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子的匀强磁场，一个

3、不计重力的带电粒子 从坐标原点从坐标原点O处以速度处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的进入磁场，粒子进入磁场时的 速度方向垂直于磁场且与速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成轴正方向成120角，假设粒子角，假设粒子 穿过穿过y轴正半轴后在磁场中到轴正半轴后在磁场中到x轴的最大间隔为轴的最大间隔为a，那么该粒子的比荷和所带电，那么该粒子的比荷和所带电荷荷 的正负是的正负是 ()图图81知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究2动态圆法动态圆法 在磁场

4、中向垂直于磁场的各个方向发射粒子时，粒子的运动轨迹是围绕发射在磁场中向垂直于磁场的各个方向发射粒子时，粒子的运动轨迹是围绕发射 点旋转的动态圆，用这一规律可确定粒子的运动轨迹点旋转的动态圆，用这一规律可确定粒子的运动轨迹【例【例2】如图】如图82所示，在一程度放置的平板所示，在一程度放置的平板MN的上方有匀的上方有匀 强磁场，磁感应强度的大小为强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向，磁场方向垂直于纸面向 里许多质量为里许多质量为m带电荷量为带电荷量为q的粒子，以一样的速率的粒子，以一样的速率v 沿位于纸面内的各个方向由小孔沿位于纸面内的各个方向由小孔O射入磁场区域不计重射入磁场区域

5、不计重 力，不计粒子间的相互影响以下图中阴影部分表示带电粒子能够经过的区力，不计粒子间的相互影响以下图中阴影部分表示带电粒子能够经过的区 域，其中哪个图是正确的域，其中哪个图是正确的 ()图图82知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究解析：带电粒子垂直进入匀强磁场中，将做圆周运动解析：带电粒子垂直进入匀强磁场中，将做圆周运动由于它们入射速度大小相等，所做圆周运动的半径相等，由于它们入射速度大小相等，所做圆周运动的半径相等，向垂直于磁场的各个方向发射粒子，所以粒子的运动轨迹向垂直于磁场的各个方向发射粒子，所以粒子的运动轨迹是围绕发射点以是

6、围绕发射点以2R为半径旋转的动态圆多画几个不同方为半径旋转的动态圆多画几个不同方向粒子运动的轨迹，尤其一些典型的和特殊的，经过察看可得出一切这些圆周所向粒子运动的轨迹，尤其一些典型的和特殊的，经过察看可得出一切这些圆周所覆盖的区域，即为所求，如下图覆盖的区域，即为所求，如下图区域的边缘，左边以区域的边缘，左边以O为圆心以为圆心以2R为半径的圆，右边那么是从为半径的圆，右边那么是从O点几乎沿点几乎沿MN方向方向射射入的粒子的轨迹入的粒子的轨迹答案：答案：A知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究3放缩法放缩法 带电粒子在磁场中以不同的速度运

7、动时，圆周运动的半径随着速度的变化而带电粒子在磁场中以不同的速度运动时，圆周运动的半径随着速度的变化而 变化，因此可以将半径放缩，探求出临界点的轨迹，使问题得解变化，因此可以将半径放缩，探求出临界点的轨迹，使问题得解【例【例3】如图】如图83所示，匀强磁场的磁感应强度为所示，匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为，宽度为 d，一电子从左边境垂直于匀强磁场射入，入射方向与边，一电子从左边境垂直于匀强磁场射入，入射方向与边 界的夹角为界的夹角为，知电子的质量为，知电子的质量为m，电荷量为，电荷量为q，要使电，要使电 子能从轨道的另一侧射出，求电子速度大小的范围子能从轨道的另一侧射出，求电子速度大小的范围

8、知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究解析：如右图所示，当入射速度很小时电子会在磁场中转动一段解析：如右图所示，当入射速度很小时电子会在磁场中转动一段圆弧后又从同一侧射出，速率越大，轨道半径越大，当轨道与右圆弧后又从同一侧射出，速率越大，轨道半径越大，当轨道与右边境相切时，电子恰好不能从右边境射出，当速率大于这个临界边境相切时，电子恰好不能从右边境射出，当速率大于这个临界值时便从右边境射出，设此时的速率为值时便从右边境射出，设此时的速率为v0，带电粒子在磁场中做，带电粒子在磁场中做圆周运动，由几何关系得圆周运动，由几何关系得知识体系总览

9、知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究命题热点聚焦命题热点聚焦带电粒子在有界磁场中运动的极值问题带电粒子在有界磁场中运动的极值问题1偏角的极值问题偏角的极值问题图图84知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究2时间的极值问题时间的极值问题【例【例2】如图】如图85所示，半径为所示，半径为r0.1 m的圆形匀强磁场区域边境的圆形匀强磁场区域边境 跟跟y轴相切于坐标原点轴相切于坐标原点O，磁感应强度，磁

10、感应强度B0.332 T，方向垂直，方向垂直 纸面向里在纸面向里在O处有一放射源，可沿纸面向各个方向射出速处有一放射源，可沿纸面向各个方向射出速 率均为率均为v3.2106 m/s的的粒子知粒子知粒子质量粒子质量m6.64 1027 kg，电荷量，电荷量q3.21019 C，不计，不计粒子的重力求粒子的重力求 粒子在磁场中运动的最长时间粒子在磁场中运动的最长时间图图85知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究3磁场区域面积的极值问题磁场区域面积

11、的极值问题【例【例3】不计重力的带正电粒子，质量为】不计重力的带正电粒子，质量为m，电荷量为，电荷量为q，以与，以与y 轴成轴成30角的速度角的速度v0从从y轴上的轴上的a点射入图点射入图86中第一象限所中第一象限所 在区域为了使该带电粒子能从在区域为了使该带电粒子能从x轴上的轴上的b点以与点以与x轴成轴成60角角 的速度射出，可在适当的地方加一个垂直于的速度射出，可在适当的地方加一个垂直于xOy平面、磁感强平面、磁感强 度为度为B的匀强磁场，假设此磁场分布在一个圆形区域内，试求这个圆形磁场区的匀强磁场，假设此磁场分布在一个圆形区域内，试求这个圆形磁场区域域 的最小面积的最小面积图图86知识体

12、系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究物理建模研讨物理建模研讨1速度选择器模型速度选择器模型【例【例1】 如图如图87所示，一束质量、速度和电荷量不同的正所示，一束质量、速度和电荷量不同的正 离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里(不计重不计重 力作用力作用)，结果发现有些离子坚持原来的运动方向，有些发，结果发现有些离子坚持原来的运动方向，有些发 生偏转假设让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中，生偏

13、转假设让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中， 发现这些离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，可得出结论发现这些离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，可得出结论() A它们的动能一定各不一样它们的动能一定各不一样 B它们的电荷量一定各不一样它们的电荷量一定各不一样 C它们的质量一定各不一样它们的质量一定各不一样 D它们的电荷量与质量之比一定各不一样它们的电荷量与质量之比一定各不一样图图87知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究2质谱仪模型质谱仪模型【例【例2】 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重质谱仪是一种测定带电粒

14、子质量和分析同位素的重 要仪器，它的构造如图要仪器，它的构造如图88所示设从离子源所示设从离子源S产生出来产生出来 的正离子初速度为零，电荷量为的正离子初速度为零，电荷量为q，经过加速电场加速后，经过加速电场加速后， 进入一平行板电容器进入一平行板电容器C中，电容器内有电场强度为中，电容器内有电场强度为E的电场的电场 和磁感应强度为和磁感应强度为B1的磁场相互垂直，离子将沿图中所示的的磁场相互垂直，离子将沿图中所示的 直线穿过两板间的空间而不发生偏转，再进入磁感应强度直线穿过两板间的空间而不发生偏转，再进入磁感应强度 为为B2的匀强磁场，最后打在记录它的照相底片上的的匀强磁场，最后打在记录它的照相底片上的P点假设测得点假设测得P点到入口处点到入口处 S1的间隔为的间隔为s，证明离子的质量为，证明离子的质量为 图图88知识体系总览知识体系总览方法综合放送方法综合放送命题热点聚焦命题热点聚焦物理建模研究物理建模研究3盘旋加速器盘旋加速器【例【例3】 1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了盘旋加速器年，劳伦斯和利文斯顿设计出了盘旋加速器 盘旋加速器的任务原理如图盘旋加速器的任务原理如图89所示，置于高真空中的所示，置于高真空中的 D形金属盒半径为形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿 过的时间可以忽略不计磁感应强度为过的时间可以忽略不计磁感