3.6带电粒子在匀强磁场中的运动学案

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1、3.6带电粒子在匀强磁场中的运动学案36带电粒子在匀强磁场中的运动前预习学案一、预习目标1、知道洛伦兹力对粒子不做功。2、知道带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。3、写出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式。4、了解回旋加速器的工作原理。二、预习内容1．带电粒子在匀强磁场中的运动(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做　　　　运动。(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做　　　　运动且运动的轨迹平面与磁场方向　　　。轨道半径公式：　　周期公式：　　　　。(3)带电粒子的运动方向与磁场方向成θ角：粒子在垂直于磁场

2、方向作　　　　运动，在平行磁场方向作　　　　　运动。叠加后粒子作等距螺旋线运动。2．质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的　　和分析　　　的重要工具。3．回旋加速器：(1)使带电粒子加速的方法有：经过多次　　直线加速；利用电场　　和磁场的　　作用，回旋　速。(2)回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在　　的范围内获得　　　　的装置。(3)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个　　电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率　　。　　⑷带电粒子获得的最大能量与D形盒　　有关。三、提出疑惑内探究学案一、学习目标1

3、、理解洛伦兹力对粒子不做功。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，知道它们与哪些因素有关。3、了解回旋加速器的工作原理。二、学习过程例1三种粒子、、，它们以下列情况垂直进入同一匀强磁场，求它们的轨道半径之比。①具有相同速度；③具有相同动能。例2如图所示，一质量为，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场。然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上，如图3所示。求①粒子进入磁场时的速率；②粒子在磁场中运动的轨道半径。解答①粒子在S1区做初速度为零的匀加速直线运动。在S2区做匀速直线运动，在S3区做匀

4、速圆周运动。由动能定理可知12v2＝qU确由此可解出：v＝2qU②粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为：r＝vqB＝2UqB2r和进入磁场的速度无关，进入同一磁场时，r∝q，而且这些个量中，U、B、r可以直接测量，那么，我们可以用装置测量比荷。质子数相同而质量数不同的原子互称为同位素。在图4中，如果容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的粒子，根据例题中的结果可知，它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫质谱线。每一条对应于一定的质量，从谱线的位置可以知道圆周的半径r，如果再已知带电粒子的电荷量q，就可算出它的质量

5、。这种仪器叫做质谱议。例质量为，电荷量为q的粒子，以初速度v0垂直进入磁感应强度为B、宽度为L的匀强磁场区域，如图所示。求(1)带电粒子的运动轨迹及运动性质(2)带电粒子运动的轨道半径(3)带电粒子离开磁场电的速率(4)带电粒子离开磁场时的偏转角θ()带电粒子在磁场中的运动时间t(6)带电粒子离开磁场时偏转的侧位移解答⑴带电粒子作匀速圆周运动；轨迹为圆周的一部分。⑵R＝v0qB＝Lsinθ⑶v＝v0⑷sinθ＝LR＝qBLv0⑸t＝＝Rθv0(θ弧度为单位)⑹＝R－R2－L2＝R(1－sθ)三、反思总结四、当堂检测1两个带电粒子沿垂直磁场方向射入同一匀强磁场，它们在磁场中作

6、匀速圆周运动的半径相同，且转动方向也相同，那么这两粒子的情况是（）A．两粒子的速度大小一定相同B．两粒子的质量一定相同．两粒子的运动周期一定相同D．两粒子所带电荷种类一定相同2在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原磁感应强度2倍的匀强磁场，则（）A．粒子的速率加倍，周期减半B．粒子的速率加倍，轨道半径减半．粒子的速率减半，轨道半径变为原的1/4D．粒子的速率不变，周期减半3两个粒子，带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动（）A若速率相等，则半径一定相等B若质量相等，则周期一定相等若动量大小相等，则半径一定相等D若动量相

7、等，则周期一定相等4质子（P）和α粒子（H）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场中，它们在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，它们的轨道半径和运动周期关系是()A．R:R=1:2,T:T=1:2BR:R=2:1,T:T=1:2R:R=1:2,T:T=2:1DR:R=1:4,T:T=1:4把摆球带电的单摆置于匀强磁场中，如图所示，当带电摆球最初两次经过最低点时，相同的量是（）A小球受到的洛伦兹力B摆线的拉力．小球的动能D小球的加速度6关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是（）A电场和磁场都对带电粒子起加速作用B电场和磁