选修3-1第三章_第6节__带电粒子在匀强磁场中的运动详解.ppt

6 带电粒子在匀强磁场中的运动; 1．带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的________，或者说，洛 伦兹力不对带电粒子________． (2)沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁 场中做________________．洛伦兹力总与速度方向________， 正好起到了________的作用．;2．基本公式 (1)向心力公式：qvB＝__________.; 3．质谱仪是利用________和________控制电荷运动、测量 带电粒子的________和 ____________的重要工具． 4．回旋加速器利用了电场对带电粒子的______作用和磁场 对运动电荷的______作用来获得高能粒子，这些过程在回旋加 速器的核心部件——____________和其间内的窄缝内完成．;知识点 1 带电粒子在匀强磁场中的运动; (1)由于运动电荷 P 所受的洛伦兹力始终与速度______，不 对运动电荷做功，故运动电荷 P 的速度大小______． (2)在 MN 中任选很小一段曲线 AB，当 AB 的长度足够短时， 曲线段 AB 可以看成是圆弧的一部分．设圆弧的半径为 r，则 P 从 A 运动到 B 过程中做匀速圆周运动，由圆周运动知识可得 a ＝______，而运动电荷 P 只受洛伦兹力作用，所以由洛伦兹力 提供向心力，即____________，可得 R＝________，由轨道半 径与周期的关系可得 T＝________.;1．两种常见的运动情况;2．带电粒子做匀速圆周运动的半径和周期; 【例 1】如图 3－6－2 所示，匀强磁场磁感应强度为 B＝0.2 T，方向垂直纸面向里．在磁场中的 P 点引入一个质量为 m＝; 【触类旁通】 1．两个质量相等的带电粒子在同一匀强磁场中运动，磁场 方向垂直纸面向外，如图 3－6－4 所示，若半径 RA ∶RB＝1∶2，; 解析：粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提 供向心力，一定指向圆心，由左手定则可判断，A 带正电，B; 知识点 2 质谱仪 1．质谱仪的原理：如图 3－6－5 所示，一个质量为 m、电 ; 图 3－6－5 2．质谱仪的应用：测量带电粒子的质量和分析同位素．; 【例 2】(双选)图 3－6－6 是质谱仪的工作原理示意图．带 电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相 互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为 B 和 E.平板 S 上有 可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子位置的胶片 A1A2.平板 S 下方; 解析：因同位素原子的化学性质完全相同，无法用化学方 法进行分析，故质谱仪就成为同位素分析的重要工具，A 正确． 在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直 线运动时应等大反向，结合左手定则可知 B 错误．再由qE＝qvB;【触类旁通】;(3)粒子在 B2 中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有; 知识点 3 回旋加速器 回旋加速器是利用磁场使带电粒子做回旋运动，在运动中 经高频电场反复加速的装置． 图 3－6－8;粒子引出装置; 1．回旋加速器的工作原理：利用电场对带电粒子的加速作 用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子． 2．周期 (1)粒子在 D 形盒中运动的轨道半径每次都不相同，但周期 均相同． (2)高频电源的周期与带电粒子在 D 形盒中运动的周期相;3．最大动能：由 qvB＝; 【例 3】(双选)1932 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加 速器，其原理如图 3－6－9 所示，这台加速器由两个铜质 D 形; 解析：回旋加速器的两个 D 形盒间隙分布周期性变化的电 场，不断地给带电粒子加速使其获得能量；而 D 形盒处分布有 恒定不变的磁场，具有一定速度的带电粒子在 D 形盒内受到磁 场的洛伦兹力提供的向心力而做圆周运动；洛伦兹力不做功， 故不能使离子获得能量，C 错；离子源在回旋加速器的中心附 近．所以正确选项为 A、D.;【触类旁通】;1．带电粒子在匀强磁场中圆周运动问题分析; ②已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入 射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂 线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图乙所示，P 为入射点，M 为 出射点)．; (2)运动半径的确定：作入射点、出射点对应的半径，并作 出相应的辅助三角形，利用三角形的解析方法或其他几何方法，; 【例 4】如图 3－6－11 所示，一束电子的电荷量为 e，以 速度 v 垂直射入磁感应强度为 B、宽度为 d 的有界匀强磁场中， 穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角θ是 30°， 则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间又是多少？;思路点拨：解