沪教版高中物理选修3-1第16讲：带电粒子在匀强磁场中的运动（学生版）.docxVIP

带电粒子在匀强磁场中的运动____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1、理解洛伦兹力对粒子不做功。2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动.3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题， 知道质谱仪的工作原理。4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理 、及用途 。 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．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，直线加速器；利用电场　和磁场的　作用，回旋加速器。(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。题目类型:质谱仪例1. 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。题目类型:回旋加速器例2.有一回旋加速器，其匀强磁场的磁感应强度为B，所加速的带电粒子质量为m，带电量为q，(1)求回旋加速器所加高频交流电压的周期T的表达式．(2)如果D形盒半圆周的最大半径R＝0.6 m，用它来加速质子，能把质子(质量m＝1.67×10－27 kg，电量q＝1.6×10－19C)从静止加速到具有4.0×107 eV的能量，求所需匀强磁场的磁感应强度B.题目类型:带电粒子在无界磁场中的运动例3.三种粒子、、，它们以下列情况垂直进入同一匀强磁场，求它们的轨道半径之比。①具有相同速度；②具有相同动能。Lv0aRB题目类型:带电粒子在双界磁场中的运动例4.质量为m，电荷量为q的粒子，以初速度v0垂直进入磁感应强度为B、宽度为L的匀强磁场区域，如图所示。求(1)带电粒子的运动轨迹及运动性质(2)带电粒子运动的轨道半径(3)带电粒子离开磁场电的速率(4)带电粒子离开磁场时的偏转角θ(5)带电粒子在磁场中的运动时间t(6)带电粒子离开磁场时偏转的侧位移题目类型:带电粒子在单界磁场中的运动例5.如图所示，在x轴上方有匀强磁场B，一个质量为m，带电量为-q的的粒子，以速度v从O点射入磁场，角已知，粒子重力不计，求：(1)粒子在磁场中的运动时间. (2)粒子离开磁场的位置.题目类型:带电粒子在圆形有界磁场中的运动例6.(2013·新课标全国卷Ⅰ)如图半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，一电荷量为q(q＞0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)(　　)A.　B. C. D.基础演练1．有电子、质子、氘核和氚核，以同样的速度垂直射入同一匀强磁场中，它们在磁场中做匀速圆周运动，则轨道半径最大的是( )A．氘核B．氚核C．电子D．质子2．(多选)某电子以固定的正电荷为圆心在匀强磁场中做匀速圆周运动，磁场方向垂直于它的运动平面，电子所受正电荷的电场力是磁场力的3倍，若电子质量为m，电荷量为e，磁感应强度为B，则电子运动可能的角速度是( )A. B. C. D.3．如下图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧．这些粒子的质量、电荷量以及速度大小如下表所示．粒子编号质量电荷量(q＞0)速度大小1m2qv22m2q2v33m－3q3v42m2q3v52m－qv由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为( )A．3、5、4 B．4、2、5 C．5、3、2 D．2、4、54．回旋加速器是加