《带点粒子在磁场中的运动》导学案.doc

2013年秋季高二物理导学案 编制 ：何 强 审核：郭朝元 审批：姜运贵 编号：2012wl021 使用时间2013-10-28 班级： 小组： 姓名： 知识改变命运，学习成就未来带点粒子在匀强磁场中的运动导学案【课前预习案】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来源: /(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，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率。带电粒子获得的最大能量与D形盒有关。我的疑惑： 【课内探究案】一、学习目标1、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。探究点一、带电粒子在匀强磁场中的运动（洛伦磁力演示仪）问题1、不加磁场时，电子束的轨迹如何？问题2、给励磁线圈通电，在玻璃泡产生 ，电子束的轨迹如何？问题3、保持电子枪的加速电压不变，改变励磁线圈的电流，电子束轨迹会如何变化？问题4、保持励磁线圈的电流不变，改变电子枪的加速电压，电子束轨迹会如何变化？针对训练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。具有相同速度；具有相同动能。Lv0abvyRRB针对训练2、质量为m，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(5)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探究点二、质谱仪问题1、质谱仪的构造是什么？质谱仪是由粒子注入器、 、 、 和照相底片组成。问题2、质谱仪的工作原理是什么？有何应用？ 针对训练1、 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，如图所示。求 粒子进入磁场时的速率；粒子在磁场中运动的轨道半径。探究点三、回旋加速器问题1、回旋加速器的构造是什么？回旋加速器是用 控制轨道，用 进行加速的仪器，它由两个 组成。问题2、直线加速器的加速原理是什么？有什么局限性？问题3、要认识原子核内部结构，必须把核“打开”，只有用高能量的粒子去轰击，才能把它“打开”。那么怎样才能产生这些高能量的粒子呢？问题4、有没有办法可以让带电粒子在加速后又转回来被第二次加速，如此反复转圈地被加速，加速器所占空间不是会大大缩小？问题5、粒子每经过一次加速，它的轨道半径就会大一些，为什么？针对训练1、回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示设D形盒半径为R若用回旋加速器加速质子（氢核）时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电的频率为f质子质量为m，电荷量为e则下列说法正确的是 （） A高频交流电频率应为B质子被加速后的最大动能不可能超过C质子被加速后的最大动能与狭缝间的加速电压、加速次数有关D不改变和，该回旋加速器也能用于加速粒子（即氦核）我的收获： 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1/4 D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 ( )AR:R=1:2, T :T=1:2 B. R:R=2:1, T :T=1:2 C. R:R=1:2, T :T=2:1 D. R:R=1:4, T :T=1:45.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（ ）第7题 A.小球受到的洛伦兹力 B.摆线的拉力C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.电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C.只有电场能对带电粒