带电粒子在匀强磁场中的运动学案

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1、学习时间第______周第_____节学案编号学习内容3.6带电粒子在匀强磁场中的运动主笔人ks5u.com审核人课程学习目标1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，做匀速圆周运动；2、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题；3、知道质谱仪和回旋加速器的工作原理。重点难点：会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题；一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、洛伦兹力的特点：洛伦兹力方向总是与速度方向，洛仑兹力不改变带电粒子速度的，或者说洛伦兹力不对带电粒子。2、带电粒子在匀强磁场中的运动特点：沿着与磁场方向垂直

2、的方向射入的带电粒子，在匀强磁场中做。3、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为，周期公式：。由周期公式可知，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟和无关。二、质谱仪和回旋加速器1、质谱仪：（1）原理图：如右图所示。（2）加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：=①（3）偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则：=②（4）由①②两式可以求出粒子的、、等。其中由可知电荷量相同时，半径将随变化。（5）质谱仪的应用：可以测定带电粒子的质量和分析。2、回旋加速器：（1）构造图：如右图所示。（2）回旋加速器的核心部件是两个。（3）粒子每经过一次加速，其轨

3、道半径就大一些，粒子绕圆周运动的周期。（4）由和得Ek=，即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q、m、B、R有关，与加速电压无关。【基础练习】1、在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一个磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则（）A、粒子的速率加倍，周期减半B、粒子速率不变，轨道半径减半C、粒子速率减半，轨道半径变为原来的1/4D、粒子速率不变，周期减半2、1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是（）A、离子由加速器的中心附近进入加速器B、离子由加速器的边缘进入加速器C、

4、离子从磁场中获得能量D、离子从电场中获得能量【课堂精讲】一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、洛伦兹力的特点；2、带电粒子在匀强磁场中的运动特点；3、轨道半径和周期公式：和。二、质谱仪和回旋加速器1、质谱仪：（1）质谱仪的工作原理：将质量数不等，电荷数相等的不同带电粒子，经同一加速电场加速后在进入同一磁场偏转，由于粒子的质量不同导致轨道半径不同而达到分离不等质量粒子的目的。（2）应用：质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。2、回旋加速器：（1）工作原理：利用电场对带电粒子加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子。（2）构造：核心部件是两个D形盒。（3）带电粒子最终能量：当带电粒

5、子的速度达到最大时，其运动的轨道半径也最大，由得，若D形盒半径为R，则带电粒子的最终动能。可见，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒半径为R。【共同探讨】教师与学生共同探讨课本例题课题：选修§3—6带电粒子在匀强磁场中的运动（1）1、关于带电粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（）A、带电粒子飞入匀强磁场后，一定做匀速圆周运动B、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，速度一定不变C、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，洛仑兹力的方向总和运动方向垂直D、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，动能一定保持不变[Ks5u.com]2、两个电子以大小不同的初速度沿垂直磁场

6、的方向射入一匀强磁场中.设r1、r2为这两个电子的运动轨道半径，T1、T2是它们的运动周期，则()A、r1=r2，T1≠T2B、r1≠r2，T1≠T2C、r1=r2，T1=T2D、r1≠r2，T1=T23、质子（）和α粒子（）在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动。由此可知质子的动能E1和α粒子的动能E2之比E1∶E2等于()A、4∶1B、1∶1C、1∶2D、2∶14、两个粒子，带电荷量相同，在同一匀强磁场中受磁场力作用而做匀速圆周运动（）A、若速率相等，则半径必相等B、若动能相等，则周期必相等C、若质量相等，则周期必相等D、若质量与速度的乘积大小相等，则半径比相等5、在右图中，水平导线中有电流

7、I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将()A、沿路径a运动，轨迹是圆B、沿路径a运动，轨迹半径越来越大C、沿路径a运动，轨迹半径越来越小D、沿路径b运动，轨迹半径越来越小6、ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面（即纸面），并且指向纸外，有一束粒子对准a端射入弯管，如图所示，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一