高中物理 第6节带电粒子在匀强磁场中的运动学案 新人教版

1、3.6带电粒子在匀强磁场中的运动学案（第1课时）【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【学习过程】一、复习回顾 自主探究案1带电粒子在匀强磁场中的运动(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做 运动。(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做 运动且运动的轨迹平面与磁场方向 。轨道半径

2、公式： 周期公式： 。(3)带电粒子的运动方向与磁场方向成角：粒子在垂直于磁场方向作运动，在平行磁场方向作运动。叠加后粒子作等距螺旋线运动。2质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的和分析的重要工具。3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。(4)带电粒子获得的最大能量与D形盒有关。二、课堂互动案探究1 带电粒子在匀强磁

3、场中的运动【例1】如图3.6-2所示，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径r和周期T为多大呢？一带电量为q，质量为m ，速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r和周期T为多大？【小试牛刀】1、如图所示，有三束粒子，分别是质子(p)、氚核()和粒子束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，(磁场方向垂直纸面向里)上面四图中，哪个图正确的表示出这三束粒子的运动轨迹（ ） 探究2 质谱仪 【例2】质谱仪是一种精密仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。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

4、直进入磁感应强度为B的磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上，如图所示。求 粒子进入磁场时的速率；粒子在磁场中运动的轨道半径。探究3 回旋加速器（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Ek= 。直线加速器的多级加速：教材图365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，Ek= 。 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【例3】回旋加速器D形盒的半径为R,匀强磁场的磁感应强度为B。一个质量为m，电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为0开始加速。根据回旋加速器的这些

5、数据，则带电粒子的最终动能为Em= 。所以，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大 和 。三、能力提升案（课后反馈练习。根据题目难易，分为A、B、C、D四个层次，完成后上交。）（A类）1. 如图所示，在长直导线中有恒电流I通过，导线正下方电子初速度v方向与电流I的方向相同，电子将（ ） A.沿路径 a 运动，轨迹是圆B.沿路径 a 运动，轨迹半径越来越大C.沿路径 a 运动，轨迹半径越来越小D.沿路径 b 运动，轨迹半径越来越大（A类）2.关于带电粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（ ）A、带电粒子飞入匀强磁场后，一定做匀速圆周运动B、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，速度一定不变C、

6、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，洛仑兹力的方向总和运动方向垂直D、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，动能一定保持不变来（B类）3.质子和粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动，由此可知，质子的动能E1和粒子的动能E2之比E1：E2等于（ ）A、4：1 B、1：1 C、1：2 D2：1（A类）4.带电粒子以相同的速度分别垂直进入匀强电场和匀强磁场时，它将（ ）A、在匀强电场中做匀速圆周运动 B、在匀强磁场中做变加速曲线运动C、在匀强电场中做抛物线运动 D、在匀强磁场中做抛物线运动（B类）5.一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场粒子的一段径迹如图所示径迹上的每一小段都可近似看成圆弧由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减少（带电量不变），从图中情况可以确定（ ）A粒子从a到b，带正电 B粒子从b到a，带正电C粒子从a到b，带负电 D粒子从b到a，带负电（C类）6.带电量为q的粒子, 自静止起经电压U加速后, 垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中做半径为r的圆周运动, 不计粒子重