3.7：带电粒子在匀强磁场中的运动导学案.doc

高二物理选修3-1第三章磁场3.7：带电粒子在匀强磁场中的运动导学案 课前预习案学习目标定位：1.知道洛伦兹力做功的特点。2.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律和分析方法。3.知道质谱仪和回旋加速器的构造和原理。核心知识梳理：一带电粒子在匀强磁场中的运动1. 带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动时，它所受的洛伦兹力总与速度的方向 ，所以洛伦兹力对带电粒子 。2. 带电粒子（不计重力）以一定的速度进入匀强磁场中：（1）.若vB，带电粒子不受洛伦兹力，做 .（2）.若vB，带电粒子仅受洛伦兹力作用，做 想一想 同种带电粒子以不同的速度垂直射入同一匀强磁场中，它们的运动周期相同吗？二质谱仪和回旋加速器1.质谱仪(1)构造：(2)加速：粒子被加速电场加速，由动能定理： mv2.偏转：粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，由牛顿第二定律： 由两式可得出需要研究的物理量，r ， m ， 想一想 质谱仪是如何区分同位素的呢？2.回旋加速器(1)构造： D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接 电源D形盒处于匀强磁场中.(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期 ，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地 ，粒子就会被一次一次地 由qvB，得Ekm，可见粒子获得的最大动能由 和D形盒 决定，与加速电压关. 想一想 随着粒子速度的增加，缝隙处电势差的正负改变是否越来越快，以便能使粒子在缝隙处刚好被加速？预习检测题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来源:学_网Z 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1/4D粒子的速率不变，周期减半3.处在匀强磁场内部的两个电子A和B分别以速率v和2v垂直射入匀强磁场，经偏转后，哪个电子先回到原来的出发点（ ）A同时到达 BA先到达CB先到达 D无法判断4.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来源:学_科_网Z_X_X_KD.磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动5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（ ）来源:学XXKA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，能量越大来源:学科网随堂训练题1.质子和粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感应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2:1 B周期之比为1:2C半径之比为1:2 D角速度之比为1:12.如图所示，直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？3.如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B点射出，若AOB120°，则该带电粒子在磁场中运动的时间为( )A. B. C. D.4如右图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，比荷相同的两个带电粒子(不计重力)沿AB方向射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则（ ） A.从P射出的粒子速度大 B.从Q射出的粒子速度大 C.从P射出的粒子在磁场中运动时间长D.两粒子在磁场中运动时间一样长 课后练习题1.如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是 ，穿透磁场的时间是 。2.一质量为m，电量为q的负电荷在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定的正电荷沿固定的光滑轨道做匀速圆周运动，若磁场方向垂直于它运动的平面，且作用在负电荷的电场力恰好是磁场力的三倍，则负电荷做圆周运动的角速度可能是（ ） ABCD3.如图所示，一个质量为m，电荷量为- q，不计重力的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象，限。求：（1）匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。（2）带电粒子在磁场中的运动时间是多少？4如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸里，磁感应强度为B.一带负电的粒子（质量为m、电荷量为q）以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为.求：（1）该粒子射出磁场的位置；（2）该粒子在磁场中运动的时间.（粒子所受重力不计）5.长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是：A使粒子的速度v<BqL/4mB使粒子的速度v>5BqL/4mC使粒子的速度v>BqL/mD使粒子速度BqL/4m<v<5BqL/4m6质谱仪是用来测定带电粒子质量的一种装置，如图所示，电容器两极板相距为d，两板间电压为U，极板间匀强磁场的磁感应强度为B1，方向垂直纸面向外，一束电荷电量相同质量不同的带正电的粒子测电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间距离为x，粒子所带电荷量为q，且不计重力，求：（1）粒子进入磁场B2时的速度v；（2）打在a、b两点的粒子的质量之差m7.宽度为d的平行竖直线MN和PQ间有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边界上S处与MN成30°角斜向下以某速度v射入磁场，欲使粒子不从右边界射出，求粒子射入磁场的速度的取值范围。 来源:学科网ZXXK6