河北省唐山市开滦第二中学高中物理第3章带电粒子在匀强磁场中的运动第2课时导学案新人教版选修3-1【学习目标】1.知道质谱仪和回旋加速器的基本构造和工作原理，知道加速器的基本用途2．掌握带电粒子在磁场中的运动问题的解题方法，会分析多解问题、临界问题、极值问题【重点难点】1.回旋加速器的工作原理2.2.带电粒子在磁场中的运动问题【学习内容】核心知识探究1、试述质谱仪的工作原理，为何称为质谱仪？它的作用？2、回旋加速器核心部件为______________（加匀强磁场）和_____________（加交变电场）。回旋加速器是如何使带电粒子不断加速的？它的圆周运动周期与交流电周期应该具备什么关系？带电粒子射出加速器的最大速度取决于什么因素？它的加速时间又如何求？解题方法探究例1（速度选择器）、如图，是粒子速度选择器的原理示意图，如果粒子所具有的速率v＝，那么()A．带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过B．带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能沿直线通过C．不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过D．不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都能沿直线通过例2（质谱仪）、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具.它的构造原理如图所示，离子源S生带电量为q的某种正离子，离子产生出米时的速度很小，可以看作是静止的，离子经过电压U加速后形成离子束流，然后垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动而到达记录它的照相底片P上.实验测得:它在P上的位置到入口处S1的距离为a，离子束流的电流为I.请回答卜列问题:(1)在时间t内射到照相底片P上的离子的数目为___.(2)单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为________.(3)试证明这种离子的质量为.1例3（回旋加速器）、用一回旋加速质子，半圆形D盒电极半径为0.532m，盒内磁感应强度B=1.64T，已知质子的质量m=1.67×10-27㎏，电量q=1.6×10-19C。试求：⑴所需高频交流电压的频率为多少？⑵质子能达到的最大能量是多少？例4（磁流体发电机）、目前世界上正在研究的新型发电机磁流体发电机的原理如图所示.设想在相距为d,且足够长的甲、乙两金属板间加有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,两板通过电键和灯泡相连,将气体加热到使之高度电离.由于正负电荷一样多,且带电量均为q,故称为等离子体.将其以速度V喷入甲、乙两板之间,这时甲、乙两板就会聚集电荷,产生电压,它可以直接把内能转化为电能.试问：(1)图中哪个极板是发电机的正极?(2)发电机的电动势多大?(3)设喷入两极间的离子流每立方米有n对一价正负离子,等离子体的截面积为S,则发电机的最大功率多大?【课堂小结与反思】2【课后作业与练习】1、如图，在xOy平面内，匀强电场的方向沿x轴正向，匀强磁场的方向垂直于xOy平面向里．一电子在xOy平面内运动时，速度方向保持不变．则电子的运动方向沿()A．x轴正向B．x轴负向C．y轴正向D．y轴负向2、如图，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒从a点进入场区并刚好能沿ab直线向上运动，下列说法中正确的是()A．微粒一定带负电B．微粒的动能一定减小C．微粒的电势能一定增加D．微粒的机械能一定增加3、如图，连接两平行金属板的导线的一部分CD与另一回路的一段导线GH平行且均在纸面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当一束等离子体射入两金属板之间时，CD段导线受到力F的作用．则()A．若等离子体从右方射入，F向左B．若等离子体从右方射入，F向右C．若等离子体从左方射入，F向左D．若等离子体从左方射入，F向右4、如图，回旋加速器D型盒的半径为R,匀强磁场的磁感应强度为B，高频电场的电压为U，So为粒子源，S’为引出口。若被加速粒子的质量为m，电荷量为q，设粒子加速时质量不变，且不考虑粒子从粒子源出来时具有的能量。求：⑴外加电场的变化周期为多少？⑵粒子从加速器中射出时所具有的能量？⑶粒子在加速器中被加速的时间共为多少？5、质量为m带电量为q的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆间的动摩擦因数为μ。匀强电场和匀强磁场的方向如图所示，电场强度为E，磁感应强度为B...
