3.6带电粒子在匀强磁场中的运动（二）

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1、3.6带电粒子在匀强磁场中的运动第二课时一、学习目标1.知道回旋加速器的原理2.掌握常见的几种有界磁场问题的解决方法二、自主学习（一）导学提纲问题1：回旋加速器的磁场作用是什么？电场的作用是什么？问题2：要使粒子每次经过电场都被加速，应在电极上加一个--电压。根据下图，说一说为使带电粒子不断得到加速，提供的电压应符合怎样的要求？问题3：回旋加速器加速的带电粒子的最终能量由哪些因素决定?观点1：认为电场是用来加速的，磁场是用来回旋的，最终的能量应与磁场无关。应与电场有关，加速电压越高，粒子最终能量越高。对吗？观点2：∵运动半径最大Rm=mVm

2、/qB,得Vm=qBRm/m　∴半径最大时，速度也应最大。∴带电粒子的运动最大半径等于D形盒的半径时，粒子的速度达到最大。对吗？问题4：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U，求：从出口射出时，粒子的速度v=?问题5：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U，求:(1)从出口射出时，粒子的动能Ek=?(2)要增大粒子的最大动能可采取哪些措施?问题6：D越大，EK越大，是不是只要D不断增大，EK就可以无限制增大呢?5/5㈡基础演练1.关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是()A、

3、电场对带电粒子和磁场都起加速作用B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C、只有电场能对带电粒子起加速作用D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动2.已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度B=1.5T，D形盒的半径为R=60cm，两盒间电压U=2×104V，今将α粒子从近于间隙中心某处向D形盒内近似等于零的初速度，垂直于半径的方向射入，求：(1)所加交流电频率是多大？(2)粒子离开加速器时速度多大？最大动能是多大？(3)粒子在加速器内运行的时间的最大可能值？三、课堂互动（一）、单边界磁场例1、如图所示，在y小于0的区域内存在匀

4、强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感应强度为B，一带正电的粒子以速度从O点射入磁场，入射速度方向为xy平面内，与x轴正向的夹角为θ，若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L，求该粒子电量与质量之比及在磁场中运动的时间。变式1：如图，MN是一荧光屏，当带电粒子打到荧光屏上时，荧光屏能发光。MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上的一个小孔，PQ与MN垂直。一群质量为m、带电量q的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场方向射入磁场区域，且分布在与PQ夹角为θ的范围内，不计粒子间的相互作用。则在荧

5、光屏上将出现一个条形亮线，其长度为？5/5（二）、双边有界磁场例2如图所示，一电荷量为q的带电粒子（不计重力）自A点以速度v垂直磁场边界射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与原来入射方向的夹角为300，则该带电粒子的质量m是多少？穿过磁场所用的时间为多少？变式2：如图所示真空中宽为d的区域内有强度为B的匀强磁场方向如图，质量m带电-q的粒子以与CD成θ角的速度VO垂直射入磁场中。要使粒子必能从EF射出，则初速度VO应满足什么条件？EF上有粒子射出的区域？（三）、矩形有界磁场例3、如图所示，A、B为一对平行板，板长为L

6、，两板距离为d，板间区域内充满着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，一个质量为m，带电量为+q的带电粒子以初速v0，从A、B两板的中间，沿垂直于磁感线的方向射入磁场。求v0在什么范围内，粒子能从磁场内射出？5/5(四)、圆形有界磁场例4.电视机的显像管中，电子（质量为m，带电量为e）束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示，磁场方向垂直于圆面，磁场区的中心为O，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过O点打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知

7、角度θ，此时磁场的磁感强度B应为多少？变式：图中半径r＝10cm的圆形区域内有匀强磁场，其边界跟y轴在坐标原点O处相切；磁场B＝0．33T垂直于纸面向内，在O处有一放射源S可沿纸面向各个方向射出速率均为v=3.2×106m/s的α粒子；已知α粒子质量为m=6.6×10-27kg，电量q=3.2×10-19c，则α粒子通过磁场空间的最大偏转角θ及在磁场中运动的最长时间t各多少？【课堂小结】5/5【一课一练】1.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图1所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的

8、是(　　)A．离子由加速器的中心附近进入加速器B．离子由加速器的边缘进入加速器C．离子从磁场中获得能量D．离子从电场中获得能量2.如图2所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸