课件11张PPT。第5章 磁场与回旋加速器
学案6 习题课：带电粒子在磁场或电场中的运动知识储备学习探究自我检测知识储备学习探究自我检测例1 在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示．一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿－x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿＋y方向飞出．(1)请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷q/m；
(2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度B′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？v知识储备学习探究自我检测知识储备学习探究自我检测例2 真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图所示，MN、PQ是磁场的边界．质量为m、电荷量为＋q的粒子沿着与MN夹角为θ＝30°的方向垂直射入磁场中，粒子刚好没能从PQ边界射出磁场(不计粒子重力的影响)，求粒子射入磁场的速度及在磁场中运动的时间．Or知识储备学习探究自我检测知识储备学习探究自我检测例3 一带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做
匀速圆周运动，求：(1)该带电微粒的电性？
(2)该带电微粒的旋转方向？
(3)若已知圆的半径为r，电场强度的大小为E，磁感应强度的大小为B，重力加速度为g，则线速度为多少？mgqEqvB只受磁场力解析：(1)电场力与场强反向，带负电(2)粒子的旋转方向为逆时针．知识储备学习探究自我检测1．(带电粒子在有界磁场中运动的临界问题)如图所示，左、右边界分别为PP′、QQ′的匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里．一个质量为m、电荷量为q的微观粒子,沿图示方向以速度v0垂直射入磁场．欲使粒子不能从边界QQ′射出，粒子入射速度v0的最大值可能是 ( )带正电带负电BC知识储备学习探究自我检测2.(带电粒子在电场中的运动)如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，匀强电场的方向竖直向下，有一正离子恰能以速率v沿直线从左向右水平飞越此区域．下列说法正确的是 ( )A．若一电子以速率v从右向左飞入，则该电子将沿直线运动
B．若一电子以速率v从右向左飞入，则该电子将向上偏转
C．若一电子以速率v从右向左飞入，则该电子将向下偏转
D．若一电子以速率v从左向右飞入，则该电子将沿直线运动v=E/BvqEqvBvqEqvBBD知识储备学习探究自我检测O1O2αr′Rv⊥知识储备学习探究自我检测课件20张PPT。第5章 磁场与回旋加速器
学案3 探究安培力123知道什么是安培力，了解安培力的应用. 了解电流天平的原理并学会使用它探究安培力的大小. 掌握左手定则，会用它判断安培力的方向；会计算
安培力的大小. [要点提炼]
1．安培力大小的计算公式F＝ILBsinθ，θ为磁感应强度方向与导线方向的夹角．
(1)当θ＝90°，即B与I垂直时，F＝ILB；
(2)当θ＝0°即B与I平行时，F＝0.2．当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．学习目标学习探究典例精析自我检测课堂小结知识储备一、对安培力方向的判定例1 画出图中通电导体棒ab所受的安培力的方向(图中箭头方向为磁感线的方向)．BFBFBF）学习目标学习探究典例精析自我检测课堂小结知识储备二、对安培力大小的计算 例3 如图所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离．其中AB固定，CD能自由活动，当直线电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸里看) ( )A．顺时针方向转动同时靠近导线AB
B．逆时针方向转动同时离开导线AB
C．顺时针方向转动同时离开导线AB
D．逆时针方向转动同时靠近导线ABCD在AB产生的磁场中受力FF逆时针转动900时同向电流吸引D三、导线在安培力作用下的运动问题 1．(对安培力方向的判定)把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是
( )
A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同
B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直
C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直
D.安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直,又跟电流方向垂直DA 4．(通电导体的综合受力分析问题)一根长L＝0.2 m的金属棒放在倾角θ＝37°的光滑斜面上，并通过I＝5 A的电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度B＝0.6 T竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？(sin 37°＝0.6)再见课件17张PPT。第5章 磁场与回旋加速器
学案4 探究洛伦兹力123通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识洛伦兹力. 会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小. 知道带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，并会
推导其运动半径公式和周期公式. 一、洛伦兹力的方向如图所示，我们用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用，不同方向的磁场对电子束径迹有不同影响．那么电荷偏转方向与磁场方向、电子运动方向的关系满足怎样的规律？答案 左手定则．[要点提炼]
1．洛伦兹力的方向可以根据左手定则来判断，四指所指
的方向为正电荷的运动方向(或为负电荷运动的反方向)，拇指所指的方向就是运动的正电荷(负电荷)在磁场中所受洛伦兹力的方向．负电荷受力的方向与同方向运动的正电荷受力的方向相反．
2．洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于v和B所决定的平面(但v和B的方向不一定垂直)．
3. 由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，因此洛伦兹力对电荷不做功(填“做功”或“不做功”)，洛伦兹力只改变电荷速度的方向而不改变其速度的大小．[要点提炼]
1．洛伦兹力与安培力的关系
(1)安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．而洛伦兹力是安培力的微观本质．
(2)洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功．
2．洛伦兹力的大小：f＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角．
(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时：f＝qvB；
(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时：f＝0；
(3)当电荷在磁场中静止时：f＝0.
电荷在磁场中是否受洛伦兹力及洛伦兹力的大小与电荷的运动情况有关.三、研究带电粒子在磁场中的运动 如图所示的装置是用来演示电子在匀强磁场中运动轨迹的装置．(1)当不加磁场时，电子束的运动轨迹如何？当加上磁场时，电子束的运动轨迹如何？
(2)如果保持电子的速度不变，加大磁场的磁感应强度，圆半径如何变化？如果保持磁场的强弱不变，增大电子的速度，圆半径如何变化？答案 (1)是一条直线 是一个圆周 (2)半径减小 半径增大学习目标学习探究典例精析自我检测课堂小结知识储备一、对洛伦兹力方向的判定例1 下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断错误的是 ( )A．洛伦兹力方向竖直向上
B．洛伦兹力方向垂直纸面向里
C．粒子带负电
D．洛伦兹力方向垂直纸面向外ffC二、对洛伦兹力公式的理解例2 如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．F1F1=qvBF2F＝qvBcos 60°＝qvB/2v⊥B∥v，F3=0F4F4＝qvB学习目标学习探究典例精析自我检测课堂小结知识储备三、带电粒子在磁场中的圆周运动A 四、带电物体在匀强磁场中的运动问题例4 一个质量为m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面固定且置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示,小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面(g取10 m/s2)．求：(1)小滑块带何种电荷？
(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？
(3)该斜面长度至少多长？f⊥斜面向上解析：(1) 小滑块应带负电荷． mgfF(2)f=qvmB=mgsin αvm D BD 3．(带电物体在匀强磁场中的运动)光滑绝缘杆与水平面保持θ角，磁感应强度为B的匀强磁场充满整个空间，一个带正电q、质量为m、可以自由滑动的小环套在杆上，如图所示，小环下滑过程中对杆的压力为零时，小环的速度为________．环不受支持力mgqvB课件15张PPT。第5章 磁场与回旋加速器
学案2 探究电流周围的磁场12了解直线电流、环形电流、通电线圈的磁感线分布，并会运用安培定则判定电流的磁场方向. 知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说. [要点提炼]
电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断．
1.直线电流的磁场：以导线上任意点为
圆心的同心圆，越向外越疏．(如图所示)2.环形电流的磁场：内部比外部强，磁感线越向外越疏．(如图所示)3.通电螺线管的磁场：内部为匀强磁场，且内部比外部强．内部磁感线方向由S极指向
N极，外部由N极指向S极．(如图所示)二、探究磁现象的本质 磁铁和电流都能产生磁场，而且通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，它们的磁场有什么联系？答案 它们的磁场都是由电荷的运动产生的．[要点提炼]
1．安培分子电流假说
安培认为，物质微粒内的分子电流使它们相当于一个个的小磁体．2．当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性(如图甲)；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性(如图乙)．3．安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的．一、对安培定则的理解与应用 学习目标学习探究典例精析自我检测课堂小结知识储备D 学习目标学习探究典例精析自我检测课堂小结知识储备二、磁感应强度矢量的叠加C 三、对磁现象的本质的认识例3 关于磁现象的电本质，下列说法正确的是 ( )
A．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的
B.根据安培的分子电流假说，在外磁场作用下,物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化了，两端形成磁极
C．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用
D．磁就是电，电就是磁；有磁必有电，有电必有磁磁和电是两种不同的物质，
变化的电场产生磁场；
变化的磁场产生电场.BC学习目标学习探究典例精析自我检测课堂小结知识储备C 2．(安培定则的理解与应用)如图所示，
a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是 ( )A．a、b、c均向左
B．a、b、c均向右
C．a向左，b向右，c向右
D．a向右，b向左，c向右磁场的方向CC 4．(对磁现象的本质的认识)用安培提出的分子电流假说可以解释的现象是 ( )
A．永久磁铁的磁场 B．直线电流的磁场
C．环形电流的磁场 D．软铁棒被磁化的现象AD分子电流产生的磁场取向一致分子电流产生的磁场在外磁场力作用下取向一致课件19张PPT。第5章 磁场与回旋加速器
学案5 洛伦兹力与现代科技学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结123了解回旋加速器的构造及工作原理，并会应用其原理解决相关问题. 了解质谱仪的构造及工作原理. 会分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题． 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结一、回旋加速器1．回旋加速器主要由哪几部分组成？回旋加速器中磁场和电场分别起什么作用？答案 两个D形盒 磁场的作用是使带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒子加速．2．对交流电源的周期有什么要求？带电粒子获得的最大动能由哪些因素决定？[延伸思考]
为什么带电粒子加速后的最大动能与加速电压无关呢？答案 加速电压高时，粒子在加速器中旋转的圈数较少，而加速电压低时,粒子在加速器中旋转的圈数较多,最终粒子离开加速器时的速度与加速电压无关. 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结二、质谱仪 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结三、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的分析1．圆心的确定方法：两线定一点(1)圆心一定在垂直于速度的直线上．
如图甲所示，已知入射点P(或出射点M)的速度方向，可通过入射点和出射点作速度的垂线，两条直线的交点就是圆心．(2)圆心一定在弦的中垂线上．
如图乙所示，作P、M连线的中垂线，与其中一个速度的垂线的交点为圆心．OO学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结2．半径的确定
半径的计算一般利用几何知识解直角三角形．做题时一定要做好辅助线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形．3．粒子在磁场中运动时间的确定学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结例1 回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒内的狭缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝时都得到加速，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rmax.求：(1)粒子在盒内做何种运动；
(2)所加交变电流频率及粒子角速度；
(3)粒子离开加速器时的最大速度及
最大动能．解析 (1)带电粒子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变大．方法点拨 回旋加速器中粒子每旋转
一周被加速两次，粒子射出时的最大
速度(动能)由磁感应强度和D形盒的
半径决定，与加速电压无关.一、对回旋加速器原理的理解 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结二、对质谱仪原理的理解例2 如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的场强分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是 ( )A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小qEqvBqvB＝Eq,得：v=E/BABC学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结三、带电粒子在匀强磁场中的匀
速圆周运动问题例3 如图所示，一束电荷量为e的电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ＝60°，求电子的质量和穿越磁场的时间．Oθr已知：v，可用t=l/v求时间学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结1．(对回旋加速器原理的理解)在回旋加速器中 ( )
A．电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋
B．电场和磁场同时用来加速带电粒子
C．磁场相同的条件下，回旋加速器的半径越大，则带电粒子获得的动能越大
D．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关，而与交流电压的频率无关F洛永不做功AC学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结答案 AD 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结答案 BC 课件17张PPT。第5章 磁场与回旋加速器
学案1 磁与人类文明 怎样描述磁场123知道地磁场的特点，了解磁性材料. 理解磁感线的概念并熟悉几种典型磁场的磁感线分布
规律. 理解磁通量和磁感应强度的概念，并会用磁通量和磁感
应强度描述磁场． 一、对地磁场的认识学习目标学习探究典例精析自我检测课堂小结知识储备D 学习目标学习探究典例精析自我检测课堂小结知识储备二、对磁场及磁感线的认识 AB 三、对磁通量的认识及计算 BS 0 －2BS D D B DB 课件17张PPT。第5章 磁场与回旋加速器
学案7 章末总结自我检测学案7 章末总结专题整合网络构建运动BS右学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建作用 磁场BI左Bv学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建学案7 章末总结例1 如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图示方向的电流后，线圈的运动情况是 ( )A．线圈向左运动
B．线圈向右运动
C．从上往下看顺时针转动
D．从上往下看逆时针转动将环形电流等效成小磁针异名磁极相互吸引将磁铁等效成环形电流同相电流相互吸引A自我检测专题整合网络构建二、安培力作用下导体的平衡例2 如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长为L，质量为m，水平放在导轨上．当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止．求：(1)这时B至少多大？B的方向如何？
(2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？mgNBI1LB解析(1) BI1L＝mgsin α，
B＝mgsin α/I1L.
B垂直于导轨平面向上mgNBI2L(2) BI2Lcos α＝mgsin α，
I2＝I1/cos α.学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建1.分析安培力的方向应牢记安培力方向
既跟磁感应强度方向垂直又跟电流方向
垂直；
2.一般是先把立体图改画成平面图，并
将题中的角度、电流的方向、磁场的方
向标注在图上，然后根据平衡条件列方程.学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建答案 BC θv′类平抛匀速圆周运动Cθ学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建θv′类平抛匀速圆周运动Cθ学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建θv′类平抛匀速圆周运动Cθ1．(通电导体在安培力作用下运动方向的判断)如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态．在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P.当P中通以方向向外的电流时 ( )A．导线框将向左摆动
B．导线框将向右摆动
C．从上往下看，导线框将顺时针转动
D．从上往下看，导线框将逆时针转动半圆弧导线与磁感线平行不受安培力左手定则ab所受的安培力方向垂直纸面向外cd所受的安培力方向垂直纸面向里D学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建2．(安培力作用下导体的平衡)倾角为α的光滑斜面上，放一根长L，质量为m的导体棒，通以如图所示方向电流I，为使其静止在斜面上，可加一个强度、方向适当的匀强磁场，这磁场可能是
( )A．垂直于斜面向上，B＝mgsin α/IL
B．垂直于斜面向下，B＝mgsin α/IL
C．竖直向下，B＝mgtan α/IL
D．水平向左，B＝mg/ILBFFNA、BFNFF=BIL=mgsinα ,得：B=mgsinα/IL BFFNF=BIL=mgtanα ,得：B=mgtanα/ILBFNF=BIL=mg,得：B=mg/IL学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建BCD 学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建D 学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建学案7 章末总结自我检测专题整合网络构建
