高中物理 第6節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新人教版

1、3.6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案（第1課時(shí)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、理解洛倫茲力對(duì)粒子不做功。2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。3、會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式，知道它們與哪些因素有關(guān)。4、了解回旋加速器的工作原理。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的受力分析及運(yùn)動(dòng)徑跡【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的受力分析及運(yùn)動(dòng)徑跡【學(xué)習(xí)過程】一、復(fù)習(xí)回顧 自主探究案1帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行：做 運(yùn)動(dòng)。(2)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直：粒子做 運(yùn)動(dòng)且運(yùn)動(dòng)的軌跡平面與磁場(chǎng)方向 。軌道半徑

2、公式： 周期公式： 。(3)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向成角：粒子在垂直于磁場(chǎng)方向作運(yùn)動(dòng)，在平行磁場(chǎng)方向作運(yùn)動(dòng)。疊加后粒子作等距螺旋線運(yùn)動(dòng)。2質(zhì)譜儀是一種十分精密的儀器，是測(cè)量帶電粒子的和分析的重要工具。3回旋加速器：(1)使帶電粒子加速的方法有：經(jīng)過多次 直線加速；利用電場(chǎng) 和磁場(chǎng)的作用，回旋 速。(2) 回旋加速器是利用電場(chǎng)對(duì)電荷的加速作用和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)作用，在的范圍內(nèi)來獲得的裝置。(3)為了保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時(shí)均被加速，使之能量不斷提高，要在狹縫處加一個(gè)電壓，產(chǎn)生交變電場(chǎng)的頻率跟粒子運(yùn)動(dòng)的頻率。(4)帶電粒子獲得的最大能量與D形盒有關(guān)。二、課堂互動(dòng)案探究1 帶電粒子在勻強(qiáng)磁

3、場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【例1】如圖3.6-2所示，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑r和周期T為多大呢？一帶電量為q，質(zhì)量為m ，速度為v的帶電粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其半徑r和周期T為多大？【小試牛刀】1、如圖所示，有三束粒子，分別是質(zhì)子(p)、氚核()和粒子束，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，(磁場(chǎng)方向垂直紙面向里)上面四圖中，哪個(gè)圖正確的表示出這三束粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡（ ） 探究2 質(zhì)譜儀 【例2】質(zhì)譜儀是一種精密儀器，是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。如圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)。然后讓粒子垂

4、直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最后打到照相底片D上，如圖所示。求 粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率；粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。探究3 回旋加速器（1）直線加速器加速原理：利用加速電場(chǎng)對(duì)帶電粒子做正功使帶電的粒子動(dòng)能增加，即Ek= 。直線加速器的多級(jí)加速：教材圖365所示的是多級(jí)加速裝置的原理圖，由動(dòng)能定理可知，帶電粒子經(jīng)N級(jí)的電場(chǎng)加速后增加的動(dòng)能，Ek= 。 直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間內(nèi)制造直線加速器受到一定的限制。（2）回旋加速器【例3】回旋加速器D形盒的半徑為R,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子在加速器的中央從速度為0開始加速。根據(jù)回旋加速器的這些

5、數(shù)據(jù)，則帶電粒子的最終動(dòng)能為Em= 。所以，要提高加速粒子的最終能量，應(yīng)盡可能增大 和 。三、能力提升案（課后反饋練習(xí)。根據(jù)題目難易，分為A、B、C、D四個(gè)層次，完成后上交。）（A類）1. 如圖所示，在長(zhǎng)直導(dǎo)線中有恒電流I通過，導(dǎo)線正下方電子初速度v方向與電流I的方向相同，電子將（ ） A.沿路徑 a 運(yùn)動(dòng)，軌跡是圓B.沿路徑 a 運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來越大C.沿路徑 a 運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來越小D.沿路徑 b 運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來越大（A類）2.關(guān)于帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（ ）A、帶電粒子飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B、帶電粒子飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度一定不變C、

6、帶電粒子飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛侖茲力的方向總和運(yùn)動(dòng)方向垂直D、帶電粒子飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定保持不變來（B類）3.質(zhì)子和粒子在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做半徑相同的圓周運(yùn)動(dòng)，由此可知，質(zhì)子的動(dòng)能E1和粒子的動(dòng)能E2之比E1：E2等于（ ）A、4：1 B、1：1 C、1：2 D2：1（A類）4.帶電粒子以相同的速度分別垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，它將（ ）A、在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) B、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做變加速曲線運(yùn)動(dòng)C、在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做拋物線運(yùn)動(dòng) D、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做拋物線運(yùn)動(dòng)（B類）5.一個(gè)帶電粒子，沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)粒子的一段徑跡如圖所示徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減少（帶電量不變），從圖中情況可以確定（ ）A粒子從a到b，帶正電 B粒子從b到a，帶正電C粒子從a到b，帶負(fù)電 D粒子從b到a，帶負(fù)電（C類）6.帶電量為q的粒子, 自靜止起經(jīng)電壓U加速后, 垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng), 不計(jì)粒子重