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2015年粤教版选修3-1物理课件:第3章-磁场《洛伦兹力与现代技术》


高中物理· 选修3-1· 粤教版 第三章 磁 场 学案5 洛伦兹力与现代技术 学案5 洛伦兹力与现代技术 1 理解带电粒子在B与v垂直时做匀速圆周运动. 2 会推导带电粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运 动的半径和周期,并用它解答有关问题. 3 知道回旋加速器和质谱仪的构造和原理. 学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 一、带电

粒子在磁场中的运动 mv 2πm qB qB 二、质谱仪 1. 2. 加 速 电 场 匀 强 磁 场 mv E qB2 B1B2r 三、回旋加速器 1. D 形盒 2.离子运动的周期 增大 匀强电场 磁场 匀速圆周 学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 如图所示的装置是用来掩饰电子在匀强 磁场中运动轨迹的装置. (1)不加磁场时,电子的运动轨迹如何?加上磁场时,电 子的运动轨迹如何? (2)如果保持出射电子的速度不变,增大磁感应强度,轨 迹圆半径如何变化?如果保持磁感应强度不变,增大出 射电子的速度,圆半径如何变化? 答案 (1)一条直线 一个圆周 (2)减小 增大 学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 [要点提炼] 沿着与磁场垂直的方向射入磁场中的带电粒子,在匀强磁场中做匀速圆周运动 . mv2 mv 2πr 向心力为洛伦兹力 f=qvB,由 qvB= 可知半径 r= ,又 T= ,所以 T v r Bq 2πm = . Bq 学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 二、质谱仪 结合(知识储备区)图,总结质谱仪的构造和各部分的作用,简述质谱仪的工作原理. (1)带电粒子在 P1 与 P2 两平行板间做什么运动?若已知 P1、 P2 间匀强电场的电场强度为 E,磁感应强度为 B1,则从 S0 穿出的粒子速度是多大? (2)如图所示, 已知 S0 下方磁场磁感应强度为 B2, 粒子打在底片上的位置距狭缝距离为 L, 则粒子的荷质比是多大? E 答案 (1)匀速直线运动.根据 qE=qvB1,得:v= B1 mv L E q 2E (2)粒子做圆周运动的半径 r= ,根据 r= 及 v= 得: = . 2 qB2 B1 m B1B2L 学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 学案6 带电粒子在匀强磁场中的运动 三、回旋加速器 1.回旋加速器主要由哪几部分组成? 回旋加速器中磁场和电场分别起什么作 用? 答案 两个D形盒、强电磁铁、交变电 源、粒子源、引出装置等.磁场的作用 是使带电粒子回旋,电场的作用是使带 电粒子加速. 2.对交流电源的周期有什么要求?带电粒子获得的最大动能由哪些因素决定? 答案 交流电源的周期应等于带电粒子在磁场中运动的周期. mvm 当带电粒子速度最大时,其运动半径也最大,即 rm= ,再由动能定理得: Bq q2B2r2 m Ekm= ,所以要提高带电粒子获得的最大动能,应尽可能增大磁感应强度 2m B 和 D 形盒的半径 rm. 学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 [要点提炼] 1.回旋加速器中交流电源的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期. [延伸思考] 为什么带电粒子加速后的最大动能与加速电压无关呢? 答案 加速电压高时,粒子在加速器中旋转的圈数较少,而加速电压低时,粒子在 加速器中旋转的圈数较多,最终粒子离开

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