《3.7：带电粒子在匀强磁场中的运动》导学案

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1、《3.7：带电粒子在匀强磁场中的运动》导学案〖课前预习案〗学习目标定位：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.知道质谱仪和回旋加速器的构造和原理。核心知识梳理：一．带电粒子在匀强磁场中的运动1.带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动时，它所受的洛伦兹力总与速度的方向，所以洛伦兹力对带电粒子。2.带电粒子（不计重力）以一定的速度进入匀强磁场中：（1）.若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，做.（2）.若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，做．想一想同种带电粒子以不同的速度垂直射入同一匀强磁场中，它们的运动周期相同吗？

2、二．质谱仪和回旋加速器　1.质谱仪(1)构造：(2)加速：粒子被加速电场加速，由动能定理：＝mv2.偏转：粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，由牛顿第二定律：＝．由两式可得出需要研究的物理量，r＝，m＝，＝想一想质谱仪是如何区分同位素的呢？2.回旋加速器(1)构造：D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接电源．D形盒处于匀强磁场中.(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地，粒子就会被一次一次地．由qvB＝，得Ekm＝，可见粒子获得的最大动能由和D形盒决定，与加速电压关

3、.想一想随着粒子速度的增加，缝隙处电势差的正负改变是否越来越快，以便能使粒子在缝隙处刚好被加速？〖预习检测题〗1.两个带电粒子沿垂直磁场方向射入同一匀强磁场，它们在磁场中作匀速圆周运动的半径相同，且转动方向也相同，那么这两粒子的情况是（）A．两粒子的速度大小一定相同B．两粒子的质量一定相同C．两粒子的运动周期一定相同D．两粒子所带电荷种类一定相同[来源:学_网Z2.在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则（）A．粒子的速率加倍，周期减半B．粒子的速率加倍，轨道半径减半C．粒子的速率减半，轨道半

4、径变为原来的1/4D．粒子的速率不变，周期减半3.处在匀强磁场内部的两个电子A和B分别以速率v和2v垂直射入匀强磁场，经偏转后，哪个电子先回到原来的出发点（）A．同时到达B．A先到达　　C．B先到达D．无法判断4.关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是（）A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用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[来源:学_科_网Z_X_X_K]D.磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动5．关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列说法正确的是（　）[来源:学XXK]A．与加速器的半径有关，半径越

5、大，能量越大B．与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大C．与加速器的电场有关，电场越强，能量越大D．与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大[来源:学科网]〖随堂训练题〗1.质子和粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感应线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的各运动量间的关系正确的是（）A．速度之比为2:1B．周期之比为1:2C．半径之比为1:2D．角速度之比为1:12.如图所示，直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多

6、远？射出的时间差是多少？3.如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B点射出，若∠AOB＝120°，则该带电粒子在磁场中运动的时间为(　　)A.B.C.D.4．如右图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，比荷相同的两个带电粒子(不计重力)沿AB方向射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则（）A.从P射出的粒子速度大B.从Q射出的粒子速度大C.从P射出的粒子在磁场中运动时间长D.两粒子在磁场中运动时间一样长〖课后练习题〗1.如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂

7、直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是，穿透磁场的时间是。2.一质量为m，电量为q的负电荷在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定的正电荷沿固定的光滑轨道做匀速圆周运动，若磁场方向垂直于它运动的平面，且作用在负电荷的电场力恰好是磁场力的三倍，则负电荷做圆周运动的角速度可能是（　　） 　A．　　B．　　C．　　D．3.如图所示，一个质量为m，电荷量为-q，不计重力的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象，限。求：（1

8、）匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标