带电粒子在磁场中运动导学案

2012年秋季高二物理学科导学案编号：使用时间：2012年10月第页共3页-1-班级：小组：姓名：带电粒子在磁场中的运动编写人：潘志能审核人：审批人：【学习目标】1、知道洛伦兹力对粒子不做功。2、知道带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。3、写出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式。4、了解回旋加速器的工作原理。《预习案》阅读第6节，回答：1．带电粒子在匀强磁场中的运动(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做运动。(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做运动且运动的轨迹平面与磁场方向。轨道半径公式：周期公式：。(3)带电粒子的运动方向与磁场方向成θ角：粒子在垂直于磁场方向作运动，在平行磁场方向作运动。叠加后粒子作等距螺旋线运动。2．质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的和分析的重要工具。3、洛仑兹力作用效果特点由于洛仑兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛仑兹力总是功，它只能改变运动电荷的速度，不能改变运动电荷的速度（或动能）。4、回旋加速器：(1)使带电粒子加速的方法有：经过多次直线加速；利用电场和磁场的作用，回旋速。(2)回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在的范围内来获得的装置。(3)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率。⑷带电粒子获得的最大能量与D形盒有关。三、我的疑惑:【当堂检测】1、如图所示，一束质子沿同方向从正方形的顶点a射入匀强磁场，分成两部分，分别从bc边和cd边的中点e、f点射出磁场，求两部分质子的速度之比。（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）2、如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为d，边界为CD和EF。一电子从CD边外侧以速率V0垂直匀强磁场射入，入射方向与CD边的夹角为θ，已知电子的质量为m，电荷量为e，为使电子能从EF边射出，求电子的速率V0至少是多少！《探究案》一、运动电荷在磁场中的运动规律1、带电粒子在半无界磁场中的运动1、一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图1中纸面向里.（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离.（2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，证明:直线OP与离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系是。OBSvθP2012年秋季高二物理学科导学案编号：使用时间：2012年10月第页共3页-2-2．穿过圆形磁场区2、如图所示，一个质量为m、电量为q的正离子，从A点正对着圆心O以速度v射入半径为R的绝缘圆筒中。圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从A点射出，求正离子在磁场中运动的时间t.设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失，不计粒子的重力。3、圆心为O、半径为r的圆形区域中有一个磁感强度为B、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场，与区域边缘的最短距离为L的O＇处有一竖直放置的荧屏MN，今有一质量为m的电子以速率v从左侧沿OO＇方向垂直射入磁场，越出磁场后打在荧光屏上之P点，如图所示，求O＇P的长度和电子通过磁场所用的时间。3．穿过矩形磁场区4、如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是，穿透磁场的时间是。5、长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是：A．使粒子的速度vBqL/4m；B．使粒子的速度v5BqL/4m；C．使粒子的速度vBqL/m；D．使粒子速度BqL/4mv5BqL/4m。三、带电粒子在磁场中运动的多解问题6、如图4所示，在x轴上方有一匀强电场，场强为E，方向竖直向下。在x轴下方有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。在x轴上有一点P，离原点的距离为a。现有一带电量+q的粒子，质量为m，从静止开始释放，要使粒子能经过P点，其初始坐标应满足什么条件？（重力作用忽略不计）我的收获：《训练案》1、在回旋加速器中,下列说法不正确的是()A．电场用来加速带电粒子,磁场则使带电粒子回旋B．电场和磁场同时用来加速带电粒子C．在交流电压一定的条件下,回旋加速器的半径越大,同一带电粒子获得的动能越大D．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关,而与交流电压的频率无关2、如图所示是粒子速度选择器的原理图,如果粒子所具有的速率v=E/B那么OAv0BO＇MNLA2012年秋季高二物理学科导学案编号：使用时间：2012年10月第页共3页-3-()A．带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区,才能沿直线通过B．带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区,才能沿直线通过C．不论粒子电性如何,沿ab方向从左侧进入场区,都能沿直线通过D．不论粒子电性如何,沿ba方向从右侧进入场区,都能沿直线通过3、如图所示，a和b是从A点以相同的动能射入匀强磁场的两个带等量电荷的粒子运动的半圆形径迹，已知ra=2rb，则由此可知（）A．两粒子均带正电，质量比ma/mb=4B．两粒子均带负电，质量比ma/mb=4C．两粒子均带正电，质量比ma/mb=1/4D．两粒子均带负电，质量比ma/mb=1/44、如图所示,一束电子流以速率v通过一个处于矩形空间的匀强磁场,速度方向与磁感线垂直。且平行于矩形空间的其中一边,矩形空间边长为3a和a电子刚好从矩形的相对的两个顶点间通过,求电子在磁场中的飞行时间。5、一个负离子，质量为m，电量为q，以速率v垂直于屏S经小孔O射入有匀强磁场的真空室中，磁感应强度B的方向与离子运动方向垂直，并垂直于纸面向里，如图所示。如果离子进入磁场后经过时间t到达P点，则直线OP与离子入射方向之间的夹角跟t的关系式如何？6、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3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。第2题第3题第4题