人教版高中物理選修3-1 6　帶電粒子在勻強磁場中的運動 公開課比賽一等獎

6帶電粒子在勻強磁場中的運動2、洛倫茲力的大?。鹤笫侄▌tv∥B，F(xiàn)洛=0；v⊥B，F(xiàn)洛=qvB公式：f=qvBsinθ（θ表示磁場方向與速度方向間的夾角）1、洛倫茲力方向的判定法則：3、洛倫茲力的特點：垂直于粒子的速度，只改變速度方向，不改變速度大小，永不做功。復習回顧1、當帶電粒子的速度與勻強磁場平行時，粒子將做什么運動？探究一2、當帶電粒子的速度與勻強磁場垂直時，粒子又將做什么運動？（1）粒子受力如何？（2）速度如何變化？（3）軌跡是什么形狀?（4）運動性質如何？探究一②加速電場：作用是能在兩線圈之間產(chǎn)生平行于兩線圈中心的連線的勻強磁場作用是改變電子束出射的速度③勵磁線圈：①電子槍：射出電子工作原理:由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管內(nèi)的低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光,顯示出電子的徑跡帶電粒子在勻強磁場中的運動實驗探究：洛倫茲力演示儀的構造帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的兩個物理量：1、圓周半徑R的表達式，并分析與各物理量之間的關系。2、運動周期T表達式，并分析其特點。探究二(已知物理量：v、q、m、B)帶電粒子在汽泡室運動徑跡的照片。有的粒子運動過程中能量降低，速度減小，徑跡就呈螺旋形。通過格雷塞爾氣泡室顯示的帶電粒子在勻強磁場中的運動徑跡1.一帶電粒子在磁感強度為B的勻強磁場中做勻速圓周運動，如它又順利進入另一磁感強度為2B的勻強磁場中仍做勻速圓周運動，則（）A、粒子的速率加倍，周期減半B、粒子的速率不變，軌道半徑減半C、粒子的速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4D、粒子速率不變，周期減半BD練習2.電子以一定的初速度垂直磁感線進入勻強磁場B中，則電子的（）A、洛倫茲力不變B、洛倫茲力不做功C、動能不變D、加速度不變練習BC例1：一個質量為m、電荷量為q的粒子，從容器的下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為零，然后經(jīng)過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片D上（1）求粒子進入磁場時的速率（2）求粒子在磁場中運動的軌道半徑學以致用一偏轉：質譜儀最初是由湯姆生的學生阿斯頓設計的，他用質譜儀發(fā)現(xiàn)了氖20和氖22，證實了同位素的存在。現(xiàn)在質譜儀已經(jīng)是一種十分精密的儀器。質譜儀:是用來測量帶電粒子的質量和分析同位素的重要工具。rmv2qvB=A、B是兩種同位素的原子核，它們具有相同的電荷、不同的質量。為測定它們的質量比，使它們從質譜儀的同一加速電場由靜止開始加速，然后沿著與磁場垂直的方向進入同一勻強磁場，打到照相底片上。如果從底片上獲知A、B在磁場中運動軌跡的直徑之比是1.08:1,求A、B的質量之比。練習要認識原子核內(nèi)部的情況，必須把核打開進行觀察，然而，原子核被強大的核力約束，只有用極高能量的粒子作為炮彈去轟擊，如何產(chǎn)生高能的炮彈呢?學以致用二粒子加速器1）．直線加速器

直線加速器占地太大，能不能讓它小一點？斯坦福大學的加速器

1931年，加利福尼亞大學的勞倫斯提出了一個卓越的思想，通過磁場的作用迫使帶電粒子沿著磁極之間做螺旋線運動,把長長的電極像卷尺那樣卷起來，發(fā)明了回旋加速器，第一臺直徑為27cm的回旋回速器投入運行，它能將質子加速到1Mev。

1939年勞倫斯獲諾貝爾物理獎。（1）結構：①兩個D形盒及兩個大磁極②D形盒間的窄縫③高頻交流電2）、回旋加速器（2）回旋加速器原理交變電壓：保證帶電粒子每次經(jīng)過窄縫時都被加速。用磁場控制軌道、用電場進行加速+-+-~（圖中為一個帶正電的粒子）（2）回旋加速器原理用磁場控制軌道、用電場進行加速問題1：粒子被加速后，運動速率和運動半徑都會增加，它在磁場中的運動周期會增加嗎?探究三1、粒子的最大速度和哪些物理量有關？關系式是什么？2、粒子最大速度和什么物理量無關？問題2：已知D形盒的直徑為D，勻強磁場的磁感應強度為B，帶電量為q。求：從出口射出時，粒子的速度v=?DV=？UB解：當粒子從D形盒出口飛出時，由牛頓第二定律D=2r⑴⑵由⑴⑵式解得：例2：關于回旋加速器中電場和磁場的作用的敘述，正確的是()A、電場和磁場都對帶電粒子起加速作用B、電場和磁場是交替地對帶電粒子做功的C、只有電場能對帶電粒子起加速作用D、磁場的作用是使帶電粒子在D形盒中做勻速圓周運動CD小結帶電粒子在勻強磁場中的運動v//B:勻速直線運動勻速圓周運動規(guī)律：應用質譜儀回旋加速器方法控制變量法1：如圖所示，一束帶正電的相同的粒子垂直磁場邊界自O點射入勻強磁場中后分成了3束，其運動軌跡如圖，粒子運動方向與磁場方向垂直，不計粒子的重力作用，已知OA=OC/2=OD/3，則這三束粒子的速率之比V1:V2:V3=

1：2：3課堂練習2.質子（H）和α粒子（He）在同一勻強磁場中做半徑相同的圓周運動，由此可知質子的動能Ek1和α粒子的動能Ek2之比Ek1∶Ek2等于（）

A.4∶1

B.1∶1C.1∶2D.2∶1B3：關于帶電粒子在勻強電場和勻強磁場中的運動，下列說法中正確的是：(

)A.帶電粒子沿電場線方向射入，電場力對帶電粒子不做功，粒子動能不增加B.帶電粒子沿垂直電場線方向射入，電場力對帶電粒子做正功，粒子動能不變C.帶電粒子沿磁感線方向射入，磁場力對帶電粒子做正功，粒子動能一定增加D.不管帶電粒子怎樣射入磁場，磁場力對帶電粒子都不做功，粒子動能不變D4、一有界的正方形勻強磁場區(qū)域，從a點以不同的速度水平射入兩完全相同的帶電粒子，一個從c點垂直cd射出，一個從d點射出，則從c、d兩點射出的粒子的速度之比

；

在磁場中的運動時間

之比

;

加速度之比是

.dabc2︰11︰22︰1質子和α粒子組成的離子束以相同的速度垂直進入同一勻強磁場，它們能分開嗎