带电粒子 学案2

1 授课时间周星期 授课班级授课教师方法 技巧 规律 课 题 第六节第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动 二 带电粒子在匀强磁场中的运动 二 学 习 目 标 1 了解回旋加速器的工作原理 2 带电粒子在有界场中的运动 重 点 有界场问题的讨论 难 点 有界场问题的讨论 学 习 过 程 自主学习 自主学习 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 同步导学 同步导学 例例 1 1 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 60 cm 两盒间电压 U 2 104 V 今将 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 例例 2 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 例例 3 3 如图所示 虚线 MN 是垂直纸面的平面与纸面的交线 在平面右侧的半 空间存在一磁感应强度为 B 的匀强磁场 方向垂直纸面向外 O 是 MN 上的一点 从 O 点可以向磁场区域发射电量为 q 质量为 m 速率为 v 的粒子 粒子射入磁 场时的方向可在纸面的各个方向 已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的 P 点相遇 P 到 O 的距离为 L 不计重力及粒子间的相互作用 1 求所考查的粒子在磁场中的轨道半径 2 求这两个粒子从 O 点射入磁场的时间间隔 L v0 a b v y R R B 2 当堂达标 当堂达标 1 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子起加速作用 D 磁场的作用是使带电粒子在 D 形盒中做匀速圆周运动 2 在回旋加速器内 带电粒子在半圆形盒内经过半个周期所需的时间与下列 哪个量有关 A 带电粒子运动的速度 B 带电粒子运动的轨道半径 C 带电粒子的质量和电荷量 D 带电粒子的电荷量和动量 3 加速器使某种粒子的能量达到 15MeV 这个能量是指粒子的 A 势能 B 动能 C 内能 D 电能 4 下列关于回旋加速器的说法中 正确的是 A 回旋加速器一次只能加速一种带电粒子 B 回旋加速器一次最多只能加速两种带电粒子 C 回旋加速器一次可以加速多种带电粒子 D 回旋加速器可以同时加速一对电荷量和质量都相等的正离子和负离子 4 用回旋加速器分别加速 粒子和质子时 若磁场相同 则加在两个 D 形盒 间的交变电压的频率应不同 其频率之比为 A 1 1 B 1 2 C 2 1 D 1 3 5 如图所示 一束带电粒子沿同一方向垂直射入磁感应强 度为 B 的匀强磁场 设重力不计 在磁场中的轨迹分成 1 和 2 两 条 那么它们速度 v 动量 p 电荷量 q 比荷 q m 之间的关系可以 肯定的是 A 如果 q1 m1 2q2 m2 则 v1 v2 B 如果 q1 m1 2q2 m2 则 v1 v2 C 如果 q1 q2 则 p1 p2 都带正电 D 如果 p1 p2 则 q1 q2 都带负电 拓展提高 拓展提高 1 在回旋加速器中 下列说法不正确的是 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 在交流电压一定的条件下 回旋加速器的半径越大 同一带电粒子获得的动 能越大 D 同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关 而与交流电压的频 率无关 2 用同一回旋加速器分别对质子和氚核 加速后 H 3 1 A 质子获得的动能大于氚核获得的动能 B 质子获得的动能等于氚核获得的动能 C 质子获得的动能小于氚核获得的动能 D 质子获得的动量等于氚核获得的动量 3 关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量 下列说法正确的是 A 与加速器的半径有关 半径越大 能量越大 B 与加速器的磁场有关 磁场越强 能量越大 C 与加速器的电场有关 电场越强 能量越大 D 与带电粒子的质量和电荷量均有关 质量和电荷量越大 能量越大 4 用一回旋加速器对某种带电粒子加速 若第一次加速后该粒子在 D 形盒中 的回旋半径为 r 则该粒子第二次进入该 D 形盒中的回旋半径为 5 用同一回旋加速器分别加速 粒子和质子 则它们飞出 D 形盒时的速度 之比 v vH 6 质量为 m 带电量为 q 的粒子 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中做匀速圆 周运动 其圆周半径为 r 则表示这个带电粒子运动而形成的环形电流的电流强度为 7 如图所示 一束电子流以速率 v 通过一个处于矩形空间的匀强磁场 速度方 向与磁感线垂直 且平行于矩形空间的其中一边 矩 形空间边长为a 和 a 电子刚好从矩形的相对的两3 个顶点间通过 求电子在磁场中的飞行时间 8 如图所示 在 x 轴上方有垂直于 xy 平面向里的匀强磁场 磁感应强度为 B 在 x 轴下方有沿