高中物理 第三章 磁场 第六节 洛伦兹力与现代技术学案 粤教版选修3-1-粤教版高二选修3-1物理学案VIP免费

第六节洛伦兹力与现代技术学习目标重点难点1．能理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动．2．会推导半径、周期公式并会应用解决相关问题．3．能记住质谱仪、回旋加速器的原理．重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并能用来解决有关问题．难点：带电粒子在匀强磁场中的运动．一、带电粒子在磁场中的运动1．电子的质量很小，我们往往忽略重力对电子的影响，当电子所处的空间无电场和磁场时，电子做________，当电子运动速度方向与磁场垂直时，电子做______________．2．当带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力作用时，由于洛伦兹力始终与________垂直，故带电粒子做____________，已知电荷量为q的带电粒子，以速度大小为v垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其运动轨道半径为：R＝__________；周期为T＝________．二、质谱仪（1）原理如图所示．（2）带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理：_________＝mv2．（3）带电粒子进入质谱仪的偏转磁场，洛伦兹力提供向心力：______＝．（4）质谱仪的应用：可以测定带电粒子的质量和分析________．三、回旋加速器（1）原理如图所示．（2）如图所示，回旋加速器的核心部件是__________．（3）粒子每经过一次加速，其轨道半径就________．（4）由qvB＝和Ek＝mv2得Ek＝____________，即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q、m、B、r有关，与加速电压无关．预习交流回旋加速器两端所加的交流电压的周期由什么决定？在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点1答案：一、1．直线运动匀速圆周运动2．运动方向匀速圆周运动二、（2）qU（3）qvB（4）同位素三、（2）两个D形盒（3）增加一次（4）预习交流：答案：为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，交流电压的周期必须等于带电粒子在回旋加速器中做匀速圆周运动的周期即T＝．因此，交流电压的周期由带电粒子的质量m、带电荷量q和加速器中的磁场的磁感应强度B来决定．一、带电粒子在匀强磁场中的运动洛伦兹力与现代科技密切相关，速度选择器、质谱仪、回旋加速器、电磁流量计、磁流体发电机都应用到了洛伦兹力．那么，你知道洛伦兹力演示仪的工作原理吗？有三束粒子，分别是质子（p）、氚核（H）和α粒子（H）束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里），在下图中，能正确表示出这三束粒子的运动轨迹的是（）．1．当v平行于B时：f＝0，粒子做匀速直线运动．2．当v垂直于B时：洛伦兹力f起向心力的作用，粒子将做匀速圆周运动（如图所示．）粒子运动的轨道半径r和周期T：2由f＝F向得：Bqv＝mv2/r得粒子运动的轨道半径：r＝mv/Bq由T＝2πr/v得：T＝2πm/Bq．3．带电粒子做圆周运动的半径与磁感应强度B、粒子质量m、电荷量q及运动速率有关．4．带电粒子做圆周运动的周期只与磁感应强度B、粒子质量m、电荷量q的大小有关，与粒子的半径及运动速率无关．5．带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定．（1）圆周运动轨道半径的确定几何轨道半径的求解：作入射点、出射点对应的半径，作出相应三角形，根据边角关系或边边关系，求解出半径的大小．（2）圆周运动的轨道圆心确定的基本思路．①圆心一定在与速度方向垂直的直线上．（如图1）图1②圆心一定在入射点与出射点的中垂线上．（如图2）图2（3）带电粒子运动时间的确定．粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间可由下式表示：t＝T（或t＝T）．（4）粒子在磁场中运动的速度为v，轨道半径为r，粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间t，可由t＝求解．二、质谱仪质谱仪的主要作用是什么？如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是（）．3A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．速度选择器中的...