2015高中物理3.6带电粒子在匀强磁场中的运动2导学案新人教版选修3_1.doc

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1、课题：3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 （2）【学习目标】：1、能准确表述回旋加速器的基本构造、工作原理及用途。2、能准确表述速度选择器的工作原理，学会处理带电粒子在复合场中做直线运动的问题。3、能表述质谱仪的工作原理并学会处理有关问题。4、学会带电粒子在匀强磁场中运动问题的处理方法并应用之。【学习重点】：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析、处理有关问题。【学习难点】：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。【自主预习】：当带电粒子q以速度v垂直进入匀强磁场中（1）粒子在匀强磁场中做什么运动?轨迹是什么？（2）、轨道半径和周期带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动

2、的轨道半径及周期公式.a、轨道半径r = b、周期T =【合作探究】：探究活动一：、回旋加速器工作原理: 1、直线加速器加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电的粒子动能增加，即qUEk直线加速器的多级加速：教材101页图6-5所示的是多级加速装置的原理图，由动能定理可知，带电粒子经N级的电场加速后增加的动能，Ekq(U1U2U3U4Un)直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制。2、回旋加速器由美国物理学家劳伦斯于1932年发明。核心部件为两个D形盒(加匀强磁场)和其间的夹缝(加交变电场)。加速原理：学生分析讨论“思考与讨论”磁场的作用：电场的作用：交变电压

3、的作用：带电粒子经加速后的最终能量：(运动半径最大为D形盒的半径R)讨论：要提高带电粒子的最终能量，应采取什么措施？练习：一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D不需要改变任何量，这个装置也能用于加速粒子探究活动二：质谱仪的工作原理例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

4、的磁场中，最后打到底片D上. (1)粒子进入磁场时的速率。(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径。探究活动三：速度选择器的工作原理例2：如图所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图K为电子枪，由枪中沿KA方向射出的电子，速率大小不一当电子通过方向互相垂直的匀强电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S.设产生匀强电场的平行板间的电压为300 V，间距为5 cm，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 T，问：(1)磁场的指向应该向里还是向外？(2)速度为多大的电子才能通过小孔S?速度选择器的特点： 探究活动四：典例分析例3：一个负离子，质量为m，电荷量大小为q，以速率v垂直于屏

5、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t。【课堂小结】：【达标测评】：1、电子自静止开始经M、N板间(两板间的电压为u)的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示。求匀强磁场的磁感应强度。(已知电子的质量为m，电量为e)2、质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动求：(1)粒子的速度v为多少？(2)速度选择器的电压U2为多少？(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？3