6带电粒子在匀强磁场中的运动学习目标:1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时,在匀强磁场中做匀速圆周运动
2、会推导带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径、周期公式,知道它们与哪些因素有关
3、了解质谱仪、回旋加速器的工作原理
教学重点:带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹教学难点:带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹【预习案】一、复习知识:1、如何理解向心力2、磁场对运动电荷的作用力二、教材导读目标一:带电粒子在匀强磁场中的运动1、洛伦兹力的特点:洛伦兹力方向总是与速度方向,洛仑兹力不改变带电粒子速度的,或者说洛伦兹力对带电粒子
2、带电粒子在匀强磁场中的运动特点:沿着与磁场方向垂直的方向射入的带电粒子,在匀强磁场中做
3、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为,周期公式:
由周期公式可知,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟和无关
【例1】如图3
6-2所示,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,其轨道半径r和周期T为多大呢
一带电量为q,质量为m,速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,其半径r和周期T为多大
目标二:质谱仪1、原理图:如右图所示
2、加速:带电粒子进入质谱仪的加速电场,由动能定理得:=212mv①3、偏转:带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则:=2mvr②4、由①②两式可以求出粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径12mUrBq可知电荷量1相同时,半径将随变化
5、质谱仪的应用:可以测定带电粒子的质量和分析
【例2】质谱仪是一种精密仪器,是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具
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,如图所示
求①粒子进入磁场时的速率;②