3.6带电粒子在磁场中的偏转.docVIP

第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动 编制：刘树友 审核：何吉明 日期：2009.12.21 教学目标： 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方向垂直时，粒子在磁场中做匀速圆周运动. 3.了解质谱仪和回旋加速器的工作原理. 教学重点和难点： 洛伦兹力作用下带电粒子在匀强磁场中的运动 教学过程： 一、复习： 1.运动电荷在磁场中所受的力称为__________.通电导线在磁场中所受的__________，实际是洛伦兹力的__________.由此我们可以推断运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向可以根据__________判定. 2.在匀强磁场中，当运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷所受洛伦兹力F的大小取决于三个因素：__________、__________和__________. 二、新课教学： （一）带电粒子在匀强磁场中运动的分析 1.垂直磁场方向射入匀强磁场的带电粒子，若仅受洛伦兹力作用，由于洛伦兹力的方向始终___________磁场方向，则粒子所受洛伦兹力方向和初速度方向均在___________于磁场的平面内，所以带电粒子只能在垂直于磁场的平面内运动. 2.由于洛伦兹力的方向始终只能跟粒子的运动方向___________，对粒子不做功，而不改变它运动速度的___________，只改变粒子的运动方向，所以粒子以恒定速率运动，这也使粒子所受的洛伦兹力___________始终不变. 3.如图3-6-1所示，带电粒子受到一个大小不变、方向始终与粒子运动方向垂直的力，因此满足物体做________运动的条件，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，__________提供其向心力. 图3-6-1 （二）轨道半径和周期 1.根据牛顿第二定律，由F=F向，得qvB=m，所以轨道半径公式：r=.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径是由___________、___________、_________以及_________四个因素决定的；同一粒子在同一磁场中做匀速圆周运动时，它的半径与其___________成正比. 2.由qvB=mω2r=m()2r得出运动周期公式：T=.周期是由带电粒子的___________、___________、___________三个因素决定的，与其___________和___________无关. （三）质谱仪的工作原理 质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.如图3-6-2所示，离子源S产生质量为m、电荷量为q的正离子，离子产生出来时速度很小，可以看作速度为零.产生的离子经过电压U的加速，进入磁感应强度为B的匀强磁场，在匀强磁场中沿着半圆周做匀速圆周运动，到达记录它的照相底片上的P点.由qU=mv2和r=求得：r=___________.因此，根据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径大小，就可判断带电荷量相同的粒子质量的大小，如果测出半径r且已知电荷量q，就可求出带电粒子的质量为：______________. 图3-6-2 （四）回旋加速器 回旋加速器是用来获得高能粒子的实验设备，其核心部分是两个__________金属扁盒.两D形盒的直径相对且留有一个窄缝，放在巨大的电磁铁两极间，磁场方向__________于D形盒的底面.两D形盒分别接在高频交流电源的两极上，且高频交流电的__________与带电粒子在D形盒中的__________相同，带电粒子就可不断地被加速. [典型例题探究] 例1、图3-6-3为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹.室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直(图中垂直于纸面向里)，由此可知此粒子( ) 一定带正电 一定带负电 不带电 可能带正电，也可能带负电 图3-6-3 例2、如图3-6-4所示，以O点为圆心，r为半径的圆形空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从A点正对O点以速度v0垂直于磁场射入，从C射出，∠AOC=120°，则该粒子在磁场中运动的时间是多少？ 反馈练习 图3-6-4 1.在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另