高中物理 3.6带电粒子在匀强磁场中的运动（2）导学案 新人教版选修31.doc

课题：3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 （2）【学习目标】：1、能准确表述回旋加速器的基本构造、工作原理及用途。2、能准确表述速度选择器的工作原理，学会处理带电粒子在复合场中做直线运动的问题。3、能表述质谱仪的工作原理并学会处理有关问题。4、学会带电粒子在匀强磁场中运动问题的处理方法并应用之。【学习重点】：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析、处理有关问题。【学习难点】：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。【自主预习】：当带电粒子q以速度v垂直进入匀强磁场中（1）粒子在匀强磁场中做什么运动?轨迹是什么？（2）、轨道半径和周期带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径及周期公式.a、轨道半径r = b、周期t =【合作探究】：探究活动一：、回旋加速器工作原理: 1、直线加速器加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电的粒子动能增加，即quek直线加速器的多级加速：教材101页图6-5所示的是多级加速装置的原理图，由动能定理可知，带电粒子经n级的电场加速后增加的动能，ekq(u1u2u3u4un)直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制。2、回旋加速器由美国物理学家劳伦斯于1932年发明。核心部件为两个d形盒(加匀强磁场)和其间的夹缝(加交变电场)。加速原理：学生分析讨论“思考与讨论”磁场的作用：电场的作用：交变电压的作用：带电粒子经加速后的最终能量：(运动半径最大为d形盒的半径r)讨论：要提高带电粒子的最终能量，应采取什么措施？练习：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粒子探究活动二：质谱仪的工作原理例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，最后打到底片d上. (1)粒子进入磁场时的速率。(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径。探究活动三：速度选择器的工作原理例2：如图所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图k为电子枪，由枪中沿ka方向射出的电子，速率大小不一当电子通过方向互相垂直的匀强电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔s.设产生匀强电场的平行板间的电压为300 v，间距为5 cm，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 t，问：(1)磁场的指向应该向里还是向外？(2)速度为多大的电子才能通过小孔s?速度选择器的特点： 探究活动四：典例分析例3：一个负离子，质量为m，电荷量大小为q，以速率v垂直于屏s经过小孔o射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度b的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图中纸面向里。(1)求离子进入磁场后到达屏s上时的位置与o点的距离。(2)如果离子进入磁场后经过时间t到达位置p，证明：直线op与离子入射方向之间的夹角跟t的关系是t。【课堂小结】：【达标测评】：1、电子自静止开始经m、n板间(两板间的电压为u)的电场加速后从a点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置p偏离入射方向的距离为l，如图所示。求匀强磁场的磁感应强度。(已知电子的质量为m，电量为e)2、质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为u1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为b1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为b2.今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能