2022年带电粒子在磁场中运动导学案.pdf

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1、班级：小组：姓名：带电粒子在磁场中的运动编写人：潘志能审核人：审批人：【学习目标】1、知道洛伦兹力对粒子不做功。2、 知道带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。3、写出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式。4、了解回旋加速器的工作原理。预习案阅读第 6 节，回答：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

2、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、洛仑兹力作用效果特点由于洛仑兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛仑兹力总是功，它只能改变运动电荷的速度，不能改变运动电荷的速度（或动能） 。4、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；利用电场和磁场的作用，回旋速。(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。带电粒子获得的最大能量与D 形盒有关。三、我的疑惑 : 【当堂检

3、测】1、如图所示， 一束质子沿同方向从正方形的顶点a 射入匀强磁场， 分成两部分， 分别从 bc 边和 cd 边的中点 e、 f 点射出磁场，求两部分质子的速度之比。（已知 sin37=0.6，cos37 =0.8）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 2、如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为 d，边界为 CD 和 EF。一电子从 CD 边外侧以速率 V0 垂直匀强磁场射入，入射方向与CD 边的夹角为，已知电子的质量为 m，电荷量

4、为 e，为使电子能从 EF 边射出，求电子的速率V0 至少是多少！探究案一、运动电荷在磁场中的运动规律1、带电粒子在半无界磁场中的运动1、一个负离子，质量为m，电量大小为 q，以速率 v 垂直于屏 S 经过小孔 O 射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度B 的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图 1 中纸面向里 . （1）求离子进入磁场后到达屏S 上时的位置与 O 点的距离 . （2）如果离子进入磁场后经过时间t 到达位置 P，证明:直线 OP 与离子入射方向之间的夹角 跟 t 的关系是。2穿过圆形磁场区2、如图所示，一个质量为m、电量为 q 的正离子，从 A 点正对着圆心 O 以

5、速度 v射入半径为 R 的绝缘圆筒中。圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为 B。要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从A 点射出，求正离子在磁场中运动的时间 t.设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失，不计粒子的重力。O B S v P O A v0 B 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 3、圆心为 O、半径为 r 的圆形区域中有一个磁感强度为B、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场，与区域边缘的最短距离为L 的 O处有一竖

6、直放置的荧屏MN，今有一质量为 m 的电子以速率v 从左侧沿 OO方向垂直射入磁场，越出磁场后打在荧光屏上之P 点，如图所示，求 OP 的长度和电子通过磁场所用的时间。3穿过矩形磁场区4、如图所示，一束电子（电量为e）以速度 v 垂直射入磁感强度为B，宽度为 d 的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30，则电子的质量是，穿透磁场的时间是。5、长为 L 的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，板间距离也为 L，板不带电，现有质量为m，电量为 q 的带正电粒子（不计重力） ，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v 水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采

7、用的办法是：A使粒子的速度v5BqL/4m；C使粒子的速度 vBqL/m；D使粒子速度 BqL/4mv5BqL/4m。三、带电粒子在磁场中运动的多解问题6、如图 4 所示，在 x 轴上方有一匀强电场，场强为E，方向竖直向下。在 x 轴下方有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。在x 轴上有一点 P，离原点的距离为 a。现有一带电量 +q 的粒子，质量为 m，从静止开始释放，要使粒子能经OM N LA 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 5 页 - - - - - - - -

8、 - - 过 P 点，其初始坐标应满足什么条件？（重力作用忽略不计）我的收获：训练案1、在回旋加速器中,下列说法不正确的是( ) A电场用来加速带电粒子 ,磁场则使带电粒子回旋B电场和磁场同时用来加速带电粒子C在交流电压一定的条件下,回旋加速器的半径越大,同一带电粒子获得的动能越大D 同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关,而与交流电压的频率无关2、如图所示是粒子速度选择器的原理图,如果粒子所具有的速率v=E/B那么( ) A带正电粒子必须沿ab 方向从左侧进入场区 ,才能沿直线通过B带负电粒子必须沿ba 方向从右侧进入场区 ,才能沿直线通过C不论粒子电性如何 ,沿 ab 方向从左侧

9、进入场区 ,都能沿直线通过D不论粒子电性如何 ,沿 ba 方向从右侧进入场区 ,都能沿直线通过3、如图所示，a 和 b 是从 A 点以相同的动能射入匀强磁场的两个带等量电荷的粒子运动的半圆形径迹， 已知 ra=2rb，则由此可知（）A两粒子均带正电，质量比ma/mb=4 B两粒子均带负电，质量比ma/mb=4 第 2 题第 3 题精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - - C两粒子均带正电，质量比ma/mb=1/4 D两粒子均带负电，质量比m

10、a/mb=1/4 4、如图所示 ,一束电子流以速率v 通过一个处于矩形空间的匀强磁场,速度方向与磁感线垂直。且平行于矩形空间的其中一边,矩形空间边长为3a 和 a 电子刚好从矩形的相对的两个顶点间通过,求电子在磁场中的飞行时间。5、一个负离子，质量为m，电量为 q，以速率 v 垂直于屏 S 经小孔 O 射入有匀强磁场的真空室中，磁感应强度B 的方向与离子运动方向垂直，并垂直于纸面向里，如图所示。如果离子进入磁场后经过时间t 到达 P 点，则直线 OP 与离子入射方向之间的夹角跟 t 的关系式如何？6、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。求粒子进入磁场时的速率；粒子在磁场中运动的轨道半径。第 4 题精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - - -