重庆市万州区分水中学高中物理 第三章 第 7 讲 带电粒子在匀强磁场中的运动教学案 新人教版选修 3-1[目标定位] 1.知道洛伦兹力做功的特点.2.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律和分析方法.3.知道质谱仪、回旋加速器的构造和原理．一、洛伦兹力演示仪图 371 如图 371 所示，电子枪能产生电子束，玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹，励磁线圈能够产生与线圈中心连线平行的匀强磁场．1．励磁线圈不通电时，电子束的轨迹为直线；2．励磁线圈通电后，电子的轨迹为圆；3．电子速度不变，磁感应强度增大时，圆半径减小；4．磁感应强度不变，速度增大时，圆半径增大．二、带电粒子在匀强磁场中的运动1．带电粒子(不计重力)在磁场中运动时，它所受的洛伦兹力总与速度的方向垂直，所以洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，或者说，洛伦兹力对带电粒子不做功(填“做功”或“不做功”)．2．带电粒子(不计重力)以一定的速度 v 进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中：(1)当 v∥B 时，带电粒子将做匀速直线运动；(2)当 v⊥B 时，带电粒子将做匀速圆周运动① 洛伦兹力提供向心力．即 qvB＝.② 轨道半径 r＝.③ 运动周期 T＝.想一想 同种带电粒子以不同的速度垂直射入同一匀强磁场中，它们的运动周期相同吗？答案 相同．因为，周期表达式告诉我们，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关．三、质谱仪和回旋加速器1．质谱仪 (1)原理如图 3721(2)加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理：qU＝mv2①(3)偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场，洛伦兹力提供向心力：qvB＝②(4)由①②两式可以求出粒子的比荷、质量、磁感应强度等．(5)应用：可以测定带电粒子的质量和分析同位素．想一想 质谱仪是如何区分同位素的呢？答案 由上述①②两式可求得 r＝，同种同位素电荷量相同，质量不同，在质谱仪荧光屏上显示的半径就不同，故能通过半径大小区分同位素．图 3732．回旋加速器回旋加速器的工作原理如图 373 所示，D1和 D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差 U.A 处粒子源产生的带电粒子，在两盒间被电场加速．匀强磁场 B 与两个 D 形盒面垂直，所以粒子在磁场中做匀速圆周运动．经过半个圆周后再次到达两盒间的缝隙处，控制两盒间的电势差，使其恰好改变正负，于是粒子经过盒缝时再次被加速．如此反复，粒子的速度就能增加到很大．想一想 随着粒子速度的增加，缝隙...
