带电粒子在匀强磁场中的运动【学习目标】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。 【网络构建】一、带电粒子在匀强磁场中的运动1. 洛伦兹力的特点 (1) 洛伦兹力不改变带电粒子速度的__________，或者说，洛伦兹力对带电粒子不做功。(2) 洛伦兹力方向总与速度方向__________，正好起到了向心力的作用。2．带电粒子在匀强磁场中的运动(1) 运动特点：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做__________运动。(2) 半径和周期公式：质量为 m，带电荷量为 q，速率为 v 的带电粒子，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即 qvB＝，可得半径公式 r＝______，再由 T＝ 得周期公式 T＝__________，由此可知带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟速率 v 和半径 r________。二、质谱仪用来分析各种元素的同位素并测量其质量及含量百分比的仪器。 1．构造 如图所示，主要由以下几部分组成：1① 带电粒子注射器 ② 加速电场(U)③___________________④_____________⑤ 照相底片2．原理(1) 加速电场加速：根据动能定理：_______＝mv2(2) 匀强磁场偏转：洛伦兹力提供向心力：________＝(3) 结论：r＝__________，测出半径 r，可以算出粒子的比荷 或算出它的质量。3. 想一想质谱仪是如何区分同位素的？ 三、回旋加速器1. 构造图2．工作原理 (1) 电场的特点及作用特点：两个 D 形盒之间的窄缝区域存在____________的电场。作用：带电粒子经过该区域时被________。(2) 磁场的特点及作用特点：D 形盒处于与盒面垂直的________磁场中。作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做________运动，从而改变运动方向，_____周期后再次进入电场。3. 想一想(1) 回旋加速器中，随着粒子速度的增加，缝隙处的电场的频率如何变化而能使粒子在缝隙处刚好被加速？ (2) 粒子在回旋加速器中加速获得的最大动能与交变电压的大小有何关系？ 答案 一、1.（1）大小 （2）垂直 2.（1）匀速圆周 （2） 无关二、1. 速度选择器(B1、E) 偏转磁场(B2) 2. qU qvB 3. 由 qU＝mv2和 qvB＝m 可求得 r＝ 。同位素电荷量 q 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。2三、2.（1）周期性变化 加速 （2）匀强 匀速圆周 半个 3.（1）不变.虽然粒...
