帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 學(xué)案-高二上學(xué)期物理人教版選修3-1

第6節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【實(shí)驗(yàn)】用洛倫茲力演示儀演示電子束的徑跡1．無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，電子沿＿＿＿＿運(yùn)動(dòng)。2．有磁場(chǎng)時(shí)，電子做＿＿＿＿運(yùn)動(dòng)：(1)增大磁場(chǎng)強(qiáng)度，圓的半徑＿＿＿＿；(2)增大加速電場(chǎng)，圓的半徑＿＿＿＿。一、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子以一定的初速度v進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，不計(jì)重力，只考慮洛倫茲力f，有兩種典型的運(yùn)動(dòng)：1．勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)v＿＿B或B=＿＿時(shí)，f=＿＿，則帶電粒子將以入射速度v做＿＿＿＿＿＿＿運(yùn)動(dòng)；2．勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)v＿＿B時(shí)，總有f＿＿v，f只改變v的＿＿＿＿，不改變v的＿＿＿＿，f對(duì)帶電粒子＿＿＿＿＿＿，帶電粒子將以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則(1)向心力＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；(2)軌道半徑：＿＿＿＿＿＿＿＿＿；(3)運(yùn)動(dòng)周期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿?！咀⒁狻縏與v＿＿＿＿。二、質(zhì)譜儀1．結(jié)構(gòu)：＿＿＿＿＿＿＿＿、速度選擇器、＿＿＿＿＿＿＿＿；2．原理：(1)帶電粒子通過(guò)加速電場(chǎng)的速度為：＿＿＿＿＿＿＿＿；(2)帶電粒子通過(guò)速度選擇器的速度為：＿＿＿＿＿＿＿；(3)在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑：＿＿＿＿＿＿＿＿；(4)帶電粒子的荷質(zhì)比＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿?！菊f(shuō)明】質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具。三、直線加速器(多級(jí)加速器)粒子在每個(gè)加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，因?yàn)榻蛔冸妷旱淖兓芷谙嗤?。電荷量為q的粒子經(jīng)過(guò)n級(jí)加速后，獲得的動(dòng)能可以達(dá)到EK=q（U1+U2+…+Un）。四、回旋加速器1．功能：加速器是使帶電粒子獲得高能量的裝置。2．結(jié)構(gòu)：回旋加速器主要由圓柱形磁極、兩個(gè)D形金屬盒、高頻交變電源、粒子源和粒子引出裝置等構(gòu)成。3．原理：(1)旋轉(zhuǎn)周期：＿＿＿＿＿＿＿＿；(2)最大速度：設(shè)D型盒最大半徑R，帶電粒子的最大速度為＿＿＿＿＿＿＿＿；(3)最大動(dòng)能：帶電粒子的最大動(dòng)能為＿＿＿＿＿＿＿＿＿?！菊f(shuō)明】【說(shuō)明】①電場(chǎng)的周期與粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)周期＿＿＿＿；②在每一周期內(nèi)，帶電粒子加速＿＿次，電場(chǎng)方向變化＿＿次；③粒子加速的最大速度由盒的＿＿＿＿決定；④電場(chǎng)加速過(guò)程中，時(shí)間極短，可＿＿＿＿。練習(xí)1．有電子、質(zhì)子、氘核、氚核，以相同速度垂直射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們都作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則軌道半徑最大的粒子是（）A．氘核B．氚核C．電子D．質(zhì)子2．質(zhì)子和a粒子由靜止出發(fā)經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)加速后，沿垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則它們?cè)诖艌?chǎng)中的各運(yùn)動(dòng)量間的關(guān)系正確的是（?）A．速度之比為2:1B．周期之比為1:2C．半徑之比為1:2D．角速度之比為1:13．一個(gè)用于加速質(zhì)子的回旋加速器，其核心部分如圖所示，D形盒半徑為R，垂直D形盒底面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩盒分別與交流電源相連。下列說(shuō)法中，正確的是（

）A．質(zhì)子被加速后的最大速度隨B、R的增大而增大B．質(zhì)子被加速后的最大速度隨加速電壓的增大而增大C．只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值D．不需要改變?nèi)魏瘟浚@個(gè)裝置也能用于加速α粒子4．(多選)如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖，一束粒子以速度v沿直線穿過(guò)相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)(電場(chǎng)強(qiáng)度為E)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1)的重疊區(qū)域，然后通過(guò)狹縫S0垂直進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2)，最后打在照相底片上的三個(gè)不同位置，粒子的重力可忽略不計(jì)，則下列說(shuō)法中，不正確的是(