带电粒子在匀强磁场中的运动 学案-高二上学期物理人教版选修3-1

第6节带电粒子在匀强磁场中的运动【实验】用洛伦兹力演示仪演示电子束的径迹1．无磁场时，电子沿＿＿＿＿运动。2．有磁场时，电子做＿＿＿＿运动：(1)增大磁场强度，圆的半径＿＿＿＿；(2)增大加速电场，圆的半径＿＿＿＿。一、带电粒子在磁场中的运动带电粒子以一定的初速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场，不计重力，只考虑洛伦兹力f，有两种典型的运动：1．匀速直线运动当v＿＿B或B=＿＿时，f=＿＿，则带电粒子将以入射速度v做＿＿＿＿＿＿＿运动；2．匀速圆周运动当v＿＿B时，总有f＿＿v，f只改变v的＿＿＿＿，不改变v的＿＿＿＿，f对带电粒子＿＿＿＿＿＿，带电粒子将以入射速度v做匀速圆周运动，则(1)向心力＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；(2)轨道半径：＿＿＿＿＿＿＿＿＿；(3)运动周期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。【注意】T与v＿＿＿＿。二、质谱仪1．结构：＿＿＿＿＿＿＿＿、速度选择器、＿＿＿＿＿＿＿＿；2．原理：(1)带电粒子通过加速电场的速度为：＿＿＿＿＿＿＿＿；(2)带电粒子通过速度选择器的速度为：＿＿＿＿＿＿＿；(3)在偏转磁场中做圆周运动的半径：＿＿＿＿＿＿＿＿；(4)带电粒子的荷质比＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。【说明】质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具。三、直线加速器(多级加速器)粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同。电荷量为q的粒子经过n级加速后，获得的动能可以达到EK=q（U1+U2+…+Un）。四、回旋加速器1．功能：加速器是使带电粒子获得高能量的装置。2．结构：回旋加速器主要由圆柱形磁极、两个D形金属盒、高频交变电源、粒子源和粒子引出装置等构成。3．原理：(1)旋转周期：＿＿＿＿＿＿＿＿；(2)最大速度：设D型盒最大半径R，带电粒子的最大速度为＿＿＿＿＿＿＿＿；(3)最大动能：带电粒子的最大动能为＿＿＿＿＿＿＿＿＿。【说明】【说明】①电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期＿＿＿＿；②在每一周期内，带电粒子加速＿＿次，电场方向变化＿＿次；③粒子加速的最大速度由盒的＿＿＿＿决定；④电场加速过程中，时间极短，可＿＿＿＿。练习1．有电子、质子、氘核、氚核，以相同速度垂直射入同一匀强磁场中，它们都作匀速圆周运动，则轨道半径最大的粒子是（）A．氘核B．氚核C．电子D．质子2．质子和a粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的各运动量间的关系正确的是（ ）A．速度之比为2:1B．周期之比为1:2C．半径之比为1:2D．角速度之比为1:13．一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。下列说法中，正确的是（

）A．质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．不需要改变任何量，这个装置也能用于加速α粒子4．(多选)如图所示为质谱仪的原理图，一束粒子以速度v沿直线穿过相互垂直的匀强电场(电场强度为E)和匀强磁场(磁感应强度为B1)的重叠区域，然后通过狭缝S0垂直进入另一匀强磁场(磁感应强度为B2)，最后打在照相底片上的三个不同位置，粒子的重力可忽略不计，则下列说法中，不正确的是(