新教材物理人教版选择性必修第二册教学教案：第1章-2-磁场对运动电荷的作用力-【含答案】

1、PAGE 3 -教学设计（教案）科目物理教材版本册次3-1教学课题洛伦兹力应用1-圆周运动课型新课授课时间课时数1教学目标1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，做匀速圆周运动；2、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，并会解答有关问题；3、知道质谱仪和回旋加速器的工作原理。教学重难点1.理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，做匀速圆周运动；2、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，并会解答有关问题；学科指导意见（2017版）的表述带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器2. 洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形教学过程

2、【自主学习】一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、洛伦兹力的特点：洛伦兹力方向总是与速度方向，洛仑兹力不改变带电粒子速度的，或者说洛伦兹力不对带电粒子。2、带电粒子在匀强磁场中的运动特点：沿着与磁场方向垂直的方向射入的带电粒子，在匀强磁场中做。3、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为，周期公式：。由周期公式可知，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟和无关。二、质谱仪和回旋加速器1、质谱仪：（1）原理图：如右图所示。（2）加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：=（3）偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则= （4）由以上两式可以求出粒子的、等

3、。其中由可知电荷量相同时，半径将随变化。（5）质谱仪的应用：测量带电粒子的和分析。2、回旋加速器：（1）构造图：如右图所示。（2）回旋加速器的核心部件是两个。（3）粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，粒子绕圆周运动的周期。（4）由和得Ek=，即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q、m、B、R有关，与加速电压无关。【课堂探究】探究一、带电粒子运动轨迹的半径和周期【例1】在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一个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、粒子速率不变，轨道半径减半C、粒子速率减半，轨道半径变为原来的1/4D、粒子速率

4、不变，周期减半【例2】如图所示，一带电粒子（重力不计）在匀强磁场中沿图中轨道运动，中央是一簿绝缘板，粒子在穿过绝缘板时有动能损失，由图可知（ ）A、粒子的动动方向是abcde B、粒子带正电C、粒子的运动方向是edcba D、粒子在下半周期比上半周期所用时间长探究二、质谱仪和回旋加速器【例3】质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断 ( )A离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B若离子束是同位素，

5、则x越大，离子质量越小来C只要x相同，则离子质量一定相同D只要x相同，则离子的荷质比一定相同【例4】回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。要增大带电粒子射出时的动能，下列说法中正确的是（）A、增大匀强电场间的电压B、增大磁场的磁感应强度C、减小狭缝间的距离D、增大D形金属盒的半径思路点播：由可知，当带电粒子的速度达到最大时，其运动的轨道半径也最大，得，若D形盒半径为R，则粒子最终动能。可见，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大

6、和。【检测评价】班级姓名评价1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、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源:.Com2在右图中，水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将( ) 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，轨迹半径越来越小3两个电子以大小不同的初速度沿垂直磁场的方向射入一匀强磁场中.设r1、r2为这两个电子的运动轨道半径，T1、T2是它们的运动周期，则 ( ) A、 r1= r2，T1T2 B、r1 r2，T1T2 C、r1= r2，T1=T2 D、r1 r2，T1=T24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E1E2等于 ( )A、41 B、11 C、12 D、215如图所示，带电粒子进入匀强磁场，垂直穿过均匀铝板，如果