物理：3.6洛伦兹力与现代技术课件(粤教版选修3-1).ppt

变式训练1如图3－6－13所示，一带电量为q＝＋2×10－9C、质量为m＝1.8×10－16kg的粒子，在直线上一点O处沿与直线成30°角的方向垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，经历t＝1.5×10－6s后到达直线上另一点P.求： (1)粒子做圆周运动的周期T； (2)磁感应强度B的大小； (3)若OP的距离为0.1 m，则粒子的运动速度v多大？ 图3－6－13 解析：粒子进入磁场后，受洛伦兹力的作用，重力很小可忽略．粒子做匀速圆周运动的轨迹如图所示． 答案：(1)1.8×10－6s　(2)0.314 T (3)3.49×105 m/s (双选)如图3－6－14所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量的同种电荷，质量不等，ma＝mbmc＝md，以不等的速度vavb＝vcvd进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入B2磁场，由此可判定(　　) A．射到A1的是a离子 B．射到A1的是b离子 C．射到A2的是c离子 D．射到A2的是d离子 质谱仪 例2 图3－6－14 【答案】　BC 【方法总结】　在解决质谱仪的相关问题时，应理解其工作原理，结合洛伦兹力的作用和特点进行综合分析．要做好受力情况分析、运动过程分析及动能关系分析，要善于把实际问题抽象成简单的物理模型，搞清它的基本原理． 变式训练2 (双选)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如3－6－15图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断(　　) 图3－6－15 A．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大 B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小 C．只要x相同，则离子质量一定相同 D．只要x相同，则离子的荷质比一定相同 回旋加速器 例3 回旋加速器是用于加速带电粒子流，使之获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间狭缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得到加速；两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面．粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rm，其运动轨迹如图3－6－16所示，问 (1)粒子在盒内做何种运动？ (2)粒子在两盒间狭缝内做何种运动？ (3)所加交变电压频率为多大？ (4)粒子离开加速器时速度多大？ (5)设两D形盒间电场的电势差为U，盒间距离为d，求加速到上述能量所需时间． 图3－6－16 【方法总结】回旋加速器是带电粒子在电场、磁场中运动的一种具体应用．电场起加速作用，磁场起偏转作用，使得带电粒子在有限的空间范围内可以获得很大的速度，从而获得相应的动能．与圆周运动相比，加速运动的加速时间极短，也可以忽略． 变式训练3　一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子(11H)加速到v，使它获得的动能为Ek，则 (1)能把α粒子(He)加速到的速度为________； (2)能使α粒子获得的动能为________； (3)加速α粒子的交流电压频率与加速质子的交流电压频率比为________． 第六节　洛伦兹力与现代技术 课标定位 学习目标： 1.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律和分析方法． 2．知道质谱仪和回旋加速器的构造和原理． 重点难点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律及分析方法． 一、带电粒子在磁场中的运动 1．演示实验 如图3－6－1中甲、乙所示 (1)不加磁场时，观察到电子束的径迹是 _________ (2)加上磁场时，电子束的径迹是________ 图3－6－1 一条直线． 一个圆． 2．当带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力作用时，由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，故带电粒子做匀速圆周运动，已知电荷量为q的带电粒子，以速度大小为v垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其运动轨道半径为：r＝mv/qB；周期为T＝__________. 2πm/qB 思考感悟 在仅受洛伦兹力作用的情况下，带电粒子在匀强磁场中有可能做变速直线运动吗？ 提示：在匀强磁场中，带电粒子可以做匀速直线运动，也可以做变速曲线运动，但不可能做变速直线运动． 二、质谱仪 同位素是____________、 ____________的原子．由于同位素的化学性质相同，不能用化学方法加以区分，可以采用物理方法．质谱仪常用来研究物质的同位素． 1．用途：测定带电粒子的______和______ 原子序数相同 原子质量不同 荷质比 质量． 2．构造：质谱仪的结构如图3－6－2所示，带电粒子经过S1和S2之间的电场加速后，进入P1、P2之间的区域．P1、P2之间存在着互相