文本内容:
2019-2020年高中物理
3.6带电粒子在匀强磁场中的运动学案新人教版选修3-1I学习目标
1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时,在匀强磁场中做匀速圆周运动
2、会推导带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径、周期公式,知道它们与哪些因素有关
3、了解质谱仪、回旋加速器的工作原理教学重点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹教学难点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹【预习案】
1、复习知识
1、如何理解向心力
2、磁场对运动电荷的作用力
二、教材导读目标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【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?目标二质谱仪
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=
①
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=
②
4、由
①②两式可以求出粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径可知电荷量相同时,半径将随变化
5、质谱仪的应用可以测定带电粒子的质量和分析【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
①粒子进入磁场时的速率;
②粒子在磁场中运动的轨道半径目标三回旋加速器
1、构造图如右图所示
2、回旋加速器的核心部件是两个
3、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【探究】粒子每经过一次加速,其轨道半径就大一些,那么粒子绕不同半径做圆周运动的周期如何变化所需高频交流电压的频率将如何呢【训练案】如图所示一束电子电量为e以速度V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为
300.求:1电子的质量m2电子在磁场中的运动时间t总结处理带电粒子在匀强磁场中运动的方法。