黑龙江省东方红林业局高级中学高中物理 3带电粒子在匀强磁场中的运动

黑龙江省东方红林业局高级中学高中物理 3带电粒子在匀强磁场中的运动

带电粒子在匀强磁场中的运动 ‎ 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。‎ ‎4、了解回旋加速器的工作原理。‎ 教 学 重 点 难 点 带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹 导 学 流 程 学 案 导 案 自主 学习 ‎1. 洛伦兹力的方向的判断方法：‎ 伸开 ，使拇指与其余四个手指 ，都与 在同一平面内；让 从掌心进入，并使四指指向 的方向，这时 所指的方向就是运动的 在磁场中所受洛伦兹力的方向。‎ ‎2.洛伦兹力的大小 ‎（1）当v⊥B时，F洛 = 。‎ ‎（2）当v∥B时，F洛 = 。‎ ‎（3）当v与B的夹角为时，‎ ‎3.洛伦兹力的方向：‎ ‎（1）洛伦兹力的方向总与磁场方向 ，洛伦兹力的方向总与速度方向 ‎ ‎，总与速度方向和磁场方向所决定的平面 。但磁场方向与速度方向 。‎ ‎（2）由于洛伦兹力方向与速度方向总 ，因此洛伦兹力不会对运动电荷 。‎ 基础知识梳理 ‎1．当带电粒子以平行于磁场的速度方向进入匀强磁场时，洛伦兹力为 ，则粒子做 。‎ ‎2．当带电粒子以垂直于磁场的速度方向进入匀强磁场时，粒子做 。‎ ‎3．带电粒子以垂直于磁场的速度方向进入匀强磁场，则：‎ ‎（1）向心力（由 提供）F= ，‎ ‎（2）半径：由 ，可得轨道半径 ，‎ ‎（3）周期： = ，‎ 总结：由上述式可知，粒子速度越大，轨迹半径 ，；磁场越强，‎ 轨迹半径 ，这些可以用演示实验观察。‎ ‎4. 带电粒子的运动方向与磁场方向成θ角：粒子在垂直于磁场方向作　　　运动，在平行磁场方向作　　　　　运动。粒子的合运动为等距螺旋线运动。‎ ‎5.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。‎ ‎6．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，来获得　　　　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，产生交变电场的周期跟粒子运动的周期　　。‎ ‎⑷带电粒子获得的最大能量与D形盒　　有关。‎ 合作 探究 交流 知识点一、带电粒子在匀强磁场中的运动 观察书本演示实验，洛伦兹力演示仪。讨论下面问题 请同学们预测下电子束的运动情况。‎ ‎（1）不加磁场时，电子束的径迹；‎ ‎（2）加垂直纸面向外的磁场时，电子束的径迹；‎ ‎（3）保持出射电子的速度不变，增大或减小磁感应强度，电子束的径迹；‎ ‎（4）保持磁感应强度不变，增大或减小出射电子的速度，电子束的径迹。‎ 知识点二、回旋加速器 ‎（1）直线加速器 ‎（2）回旋加速器 巩固 检测 ‎1．电子在匀强磁场中做匀速圆周运动．下列说法正确的是(　　)‎ A．速率越大，周期越大 B．速率越小，周期越大 C．速度方向与磁场方向平行 D．速度方向与磁场方向垂直 ‎2．(2020年厦门高二检测)1998年发射的“月球勘探者号”空间探测器，运用最新科技手段对月球进行近距离勘探，在研究月球磁场分布方面取得了新的成果．月球上的磁场极其微弱，探测器通过测量电子在月球磁场中的轨迹来推算磁场强弱的分布，图3－6－19中是探测器通过月球A、B、C、D四个位置时，电子运动的轨迹照片．设电子速率相同，且与磁场方向垂直，其中磁场最强的位置是(　　)a 图3－6－19‎ w w w .x k b 1.c o m ‎3.‎ 图3－6－20‎ 如图3－6－20所示，a和b带电荷量相同，以相同动能从A点射入磁场，在匀强磁场中做圆周运动的半径ra＝2rb，则可知(重力不计)(　　)‎ A．两粒子都带正电，质量比ma/mb＝4‎ B．两粒子都带负电，质量比ma/mb＝4‎ C．两粒子都带正电，质量比ma/mb＝1/4‎ D．两粒子都带负电，质量比ma/mb＝1/4‎ ‎4．(2020年高考广东单科卷)图3－6－21是质谱议的工作原理示意图．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和匀强电场的强度分别为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下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是(　　) X k b 1 . c o m 图3－6－21‎ 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，粒子的荷质比越小 ‎5.‎ 图3－6－26‎ 一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀 强磁场．粒子的一段径迹如图3－6－26所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)．从图中情况可以确定(　　) A．粒子从a到b，带正电 B．粒子从a到b，带负电 C．粒子从b到a，带正电 D．粒子从b到a，带负电 师生 后记 谈得失收获