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文檔簡介
1、3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動學(xué)案(第1課時)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、理解洛倫茲力對粒子不做功。2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強度的方向垂直時,粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。3、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、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?!緦W(xué)習(xí)重點】帶電粒子在勻強磁場中的受力分析及運動徑跡【學(xué)習(xí)難點】帶電粒子在勻強磁場中的受力分析及運動徑跡【學(xué)習(xí)過程】一、復(fù)習(xí)回顧 自主探究案1帶電粒子在勻強磁場中的運動(1)帶電粒子的運動方向與磁場方向平行:做 運動。(2)帶電粒子的運動方向與磁場方向垂直:粒子做 運動且運動的軌跡平面與磁場方向 。軌道半徑
2、公式: 周期公式: 。(3)帶電粒子的運動方向與磁場方向成角:粒子在垂直于磁場方向作運動,在平行磁場方向作運動。疊加后粒子作等距螺旋線運動。2質(zhì)譜儀是一種十分精密的儀器,是測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 和磁場的作用,回旋 速。(2) 回旋加速器是利用電場對電荷的加速作用和磁場對運動電荷的偏轉(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)過狹縫時均被加速,使之能量不斷提高,要在狹縫處加一個電壓,產(chǎn)生交變電場的頻率跟粒子運動的頻率。(4)帶電粒子獲得的最大能量與D形盒有關(guān)。二、課堂互動案探究1 帶電粒子在勻強磁
3、場中的運動【例1】如圖3.6-2所示,帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,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的帶電粒子垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,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方向射入勻強磁場,(磁場方向垂直紙面向里)上面四圖中,哪個圖正確的表示出這三束粒子的運動軌跡( ) 探究2 質(zhì)譜儀 【例2】質(zhì)譜儀是一種精密儀器,是測量帶電粒子的質(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飄入電勢差為U的加速電場。然后讓粒子垂
4、直進入磁感應(yīng)強度為B的磁場中做勻速圓周運動,最后打到照相底片D上,如圖所示。求 粒子進入磁場時的速率;粒子在磁場中運動的軌道半徑。探究3 回旋加速器(1)直線加速器加速原理:利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電的粒子動能增加,即Ek= 。直線加速器的多級加速:教材圖365所示的是多級加速裝置的原理圖,由動能定理可知,帶電粒子經(jīng)N級的電場加速后增加的動能,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,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B。一個質(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四個層次,完成后上交。)(A類)1. 如圖所示,在長直導(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 運動,軌跡是圓B.沿路徑 a 運動,軌跡半徑越來越大C.沿路徑 a 運動,軌跡半徑越來越小D.沿路徑 b 運動,軌跡半徑越來越大(A類)2.關(guān)于帶電粒子在磁場中的運動,下列說法正確的是( )A、帶電粒子飛入勻強磁場后,一定做勻速圓周運動B、帶電粒子飛入勻強磁場后做勻速圓周運動時,速度一定不變C、
6、帶電粒子飛入勻強磁場后做勻速圓周運動時,洛侖茲力的方向總和運動方向垂直D、帶電粒子飛入勻強磁場后做勻速圓周運動時,動能一定保持不變來(B類)3.質(zhì)子和粒子在同一勻強磁場中做半徑相同的圓周運動,由此可知,質(zhì)子的動能E1和粒子的動能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入勻強電場和勻強磁場時,它將( )A、在勻強電場中做勻速圓周運動 B、在勻強磁場中做變加速曲線運動C、在勻強電場中做拋物線運動 D、在勻強磁場中做拋物線運動(B類)5.一個帶電粒子,沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場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, 垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中做半徑為r的圓周運動, 不計粒子重
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