第6节带电粒子在匀强磁场中的运动导学案.doc

3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动导学案 主备人： 审核： 授课时间： 班级： 姓名：【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【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中的受力分析及运动径迹自主学习案1下图是洛伦兹力演示仪，由图(a)、(b)可知：(1)不加磁场时，观察到电子束的径迹是 (2)加上磁场时，电子束的径迹是，增加电子的速度，圆周半径 ，增加磁场的磁感应强度，圆周半径 2沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做 3质谱仪最初是由汤姆生的学生设计的，他用质谱仪发现了 和.证实了同位素的存在质谱仪是一种精密仪器，是测量 和分析 的重要工具。4要认识原子核内部的情况，必须把核“打开”进行“观察”然而，原子核被强大的 约束，只有用 的粒子作为“炮弹”去轰击，才能把它“打开”产生这些高能“炮弹”的“工厂”就是各种各样的 课堂互动案探究1 带电粒子在匀强磁场中的运动【思考与讨论】一带电量为 q ，质量为m ，速度为v的带电粒子（不计重力）垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，如右图所示。请思考下列问题：带电粒子所受的洛伦兹力F的方向与v 的方向和磁感应强度B的方向是什么关系？ 带电粒子所受的洛伦兹力F大小是否变化？ 从上面的分析中我们可以知道：带电粒子的受力情况有什么特点？ 带电粒子在匀强磁场中将做什么样的运动？轨迹是什么？ 请利用圆周运动和磁场的有关知识推导：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R和运动周期T表达式分别是什么？ 【针对训练1】有三束粒子,分别是质子P、氚核和粒子，它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（如图）。在下列四个图中，哪个图正确地表示出这三束粒子的运动轨迹（ ）【针对训练2】在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一个磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场中，则（ ）A粒子的速率加倍，周期减半B粒子速率不变，轨道半径减半C粒子速率减半，轨道半径变为原来的1/4D粒子速率不变，周期减半探究2 速度选择器【思考与讨论】在右图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。（1）沿着图示虚线路径通过这个速度选择器的带电粒子的速度是多大？（2）速度选择器选择的带电粒子的电性能否选择？【针对训练3】如图所示是粒子速度选择器的原理图,如果粒子所具有的速率，那么( )A带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区,才能沿直线通过B带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区,才能沿直线通过C不论粒子电性如何,沿ab方向从左侧进入场区,都能沿直线通过D不论粒子电性如何,沿ba方向从右侧进入场区,都能沿直线通过探究3 质谱仪【思考与讨论】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，最后打到底片D上。(1)粒子在S1区做什么运动?(2)在S2区做何种运动，在S3区将做何种运动? (3)粒子进入磁场时的速率？(4)粒子在磁场中运动的轨道半径？探究4 回旋加速器【思考与讨论】1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成其间留有空隙(1)离子由哪个部位进入加速器？从哪个部位穿出加速器？ (2)D形盒缝隙间的电场作用是什么？磁场的作用又是什么？ (3)一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子(H)加速到v，使它获得动能为Ek，则：能把粒子(He)加速到的速度为_能使粒子获得的动能为_学习札记课堂检测案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. 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 ( )