高中物理 带电粒子在匀强磁场中的运动导学案新人教版选修.doc

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1、浙江省嘉兴市秀州中学高中物理带电粒子在匀强磁场中的运动导学案（无答案）新人教版选修3-1【学习目标】1．理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。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，知道它们与哪些因素有关，并会应用它们解答有关问题。3．知道质谱仪与回旋加速器的工作原理【学习重点】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析有关问题。【学习难点】带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。【问题导学】目标一：带电粒子在匀强磁场中的运动1．带电粒子平行射入匀强磁场中，将如何

2、运动？2．带电粒子垂直射入匀强磁场中，将如何运动？（1）粒子所受磁场力与运动速度的特点：（2）粒子运动的特点：3．带电粒子与磁场方向有一夹角（0°,90°,180°除外）射入匀强磁场中，将如何运动？目标二:带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的半径1．带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。2．圆周运动的轨道半径:3．质谱仪:通过测出粒子圆周运动的半径，计算粒子的比荷或质量及分析同位素的仪器.例1、一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度

3、为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。（1）求粒子进入磁场时的速率。（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。目标三:带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的周期1．圆周运动的周期:2．回旋加速器:（1）直线加速器①加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=DEk．②直线加速器，多级加速如图所示是多级加速装置的原理图③困难：技术上不能产生过高电压；加速设备长。（2）回旋加速器：①解决上述困难的一途径是把加速电场“卷起来”，用磁场控制轨迹，用电场进行加速。②结构：两个D形盒及两个大磁极，D形盒间的窄缝，高频交流电③原理：电场使粒子加速，磁场使

4、粒子回旋。④粒子被加速后，运动速率和运动半径都会增加，它的运动周期会增加吗?⑤对D形盒窄缝间的交流电压的周期有什么要求？⑥回旋加速器加速的带电粒子的最终能量由哪些因素决定?例2、关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是：（）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、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大动能由加速电压决定D、为了是粒子不断获得加速，粒子圆周运动的周期等于交流电的半周期基础题（一看就懂，一做就会）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

5、、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2.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、2：13.带电粒子以相同的速度分别垂直进入匀强电场和匀强磁场时，它将（）A、在匀强电场中做匀速圆周运动B、在匀强磁场中做变加速曲线运动C、在匀强电场中做抛物线运动D、在匀强磁场中做抛物线运动4.在匀强磁场中，一个带电粒子作

6、匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一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．粒子的速率加倍，轨道半径减半C．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4D．粒子的速率不变，周期减半5.如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有a、b两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动，a的初速度为v，b的初速度为2v．则（）　A．a先回到出发点　　B．b先回到出发点C．a、b的轨迹是一对内切圆，且b的半径大　D．a、b的轨迹是一对外切圆，且b的半径大6.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生

7、的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断（）A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C、只要x相同，则离子质量一定相同D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同7.回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求：（1）粒子的回转周期是多大？（2）高频电极的周期为多大？（3）粒子的最大速度最大动能各是多大？（4）粒子在同一个D形

8、盒中相邻两条轨道半径之比达标题（跳起来，摘下丰收果）8.一个带电粒