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《36带电粒子在匀强磁场中的运动学案3（人教版选修3-1）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、3.6带电粒子在匀强磁场中的运动学案3学习目标1、理解洛伦兹力对粒子不做功。2、理解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、会推导帯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。4、了解回旋加速器的工作原理。学习重点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹学习难点带电粒子在匀强磁场屮的受力分析及运动径迹自主学习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
2、磁场方向成0角：粒子在垂直于磁场方向作运动，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—的范围内來获得的装置。(3)为了保证每次带电粒子经过狭缝吋均被加速，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。【典型例题】例题1三种粒子；H、［H、：He,它们以下列情况垂直进入同
3、一匀强磁场，求它们的轨道半径Z比。①具有相同速度；②具有相同动量；③具有相同动能。解答依据qvB=m*，得「=淮①v、B相同,所以r*乎,所以门:r2:H=1：2：2②因为mv、B相同，所以n：a：「3=2：2：1®
4、mv2相同，v*、^,B相同，所以尺、^，所以门：H：口=1：迈：1。例2如图所示，一质量为m,电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S.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S】区做初速度为零的匀加速直线运动。在S2区做匀速直线运
5、动，在S3区做匀速圆周运动。由动能定理可知
6、mv2=qU确由此可解出：》=寸辔②粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为：I•和进入磁场的速度无关，进入同一磁场吋，月，而且这些个量中，U、B、「可以直接测量，那么，我们可以用装置来测量比荷。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,如果再己知带电粒子的电荷量q，就可算出它的质量。这种仪器叫做质谱
7、议。例4已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度B=1.5T,D形盒的半径为R=60cm,两盒间电压U=2X104V,今将a粒子从间隙中心某处向D形盒内近似等于零的初速度，垂直于半径的方向射入，求粒子在加速器内运行的时间的最大可能值。解答带电粒子在做圆周运动时，其周期与速度和半径无关，每一周期被加速两次，每次加速获得能量为qU,根据D形盒的半径得到粒子获得的最大能量，即可求出加速次数,可知经历了几个周期，从而求总11!吋间。VmqBR一m粒子在D形盒中运动的最大半径为R则则其最大动能为Ekm=寺"V,="毀律~粒子被加速的次数为口=恕=¥
8、誓则粒子在加速器内运行的总时间为:T_q
9、(BR)22=2mUhm逼"=4.3X105s当堂达标1.两个带电粒子沿垂直磁场力向射入同一匀强磁场，它们在磁场中作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C.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A.粒子的速率加倍,B・粒子的速率加倍,C.粒子的速率减半,D.粒子的速率不变,度是原來磁感应强度2倍的匀强磁场，则周期减半轨道半径减半轨道半径变为原来的1/4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
10、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C.若动量大小相等，则半径一定相等D.若动量相等，则周期一定相等4.质子（P）和a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C.R〃：R戶：2,J:T汀2:1D.RjR汀1:4,T”：T汀1:41.处在匀强磁场内部的两个电子A和B分别以速率v和2v垂直射入匀强磁场，经偏转后，哪个电子先回到原来的出发点？（）A.
