资源描述：
《高中物理第三章磁场6带电粒子在匀强磁场中的运动课件新人教版选修.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、6带电粒子在匀强磁场中的运动知识自学自我检测一、带电粒子在匀强磁场中的运动阅读教材第99页第一至第四自然段和“带电粒子在匀强磁场中的运动”部分,了解洛伦兹力演示仪的结构和原理,理解带电粒子垂直射入匀强磁场时,粒子做匀速圆周运动。1.参照课本洛伦兹力演示仪的实物照片和结构图,说明此仪器的组成部分和工作原理。答案:电子枪、充有稀薄气体的玻璃泡、两个励磁线圈和下部的电子线路组成。电子枪产生电子束,电子束通过玻璃泡内的稀薄气体时能够显示电子的径迹。两个励磁线圈能产生与两线圈中心连线平行的匀强磁场。电子速度的大小和磁感
2、应强度可以通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。知识自学自我检测2.洛伦兹力的特点带电粒子所受的洛伦兹力方向总与速度方向垂直,在速度方向没有分量,所以洛伦兹力不改变速度的大小,即洛伦兹力对带电粒子不做功,不改变粒子的能量。3.带电粒子在匀强磁场中的运动(1)运动特点:垂直射入匀强磁场的带电粒子做匀速圆周运动。其向心力就是洛伦兹力。(2)半径和周期公式:一带电粒子的质量为m,电荷量为q,速率为v,它在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动。根据洛伦兹力提供向心力可得4.物理学研究中还可以通过哪些方法显示粒子
3、的径迹?答案:可以让粒子通过云室和气泡室,显示它们的径迹。知识自学自我检测二、质谱仪阅读教材第100页“例题”部分,了解质谱仪的结构和作用。1.质谱仪的组成由粒子源容器、加速电场、偏转磁场和底片组成。2.质谱仪的用途质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的。他用质谱仪发现了氖20和氖22,证实了同位素的存在。质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。知识自学自我检测三、回旋加速器阅读教材第101~102页“回旋加速器”部分,了解多级加速器和回旋加速器的结构,初步了解回旋加速器的工作原理。1.为什么要设计
4、多级加速器?有什么缺点?答案:由动能定理得:,可见电场电压越高,粒子离开电场后的能量越高。由于技术条件的限制,两极电压不可能无限提高,因此常常采用多级加速的办法。在多级加速器中粒子做直线运动,加速装置要很长很长,占有的空间范围大,在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制。2.参照课本回旋加速器的原理图,简述回旋加速器组成。答案:两个中空的半圆金属盒、两盒间有电势差U,两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。知识自学自我检测1.正误判断。(1)带电粒子在磁场中一定做匀速圆周运动。()解析:只有当粒子垂直射入
5、匀强磁场中时,粒子才做匀速圆周运动。答案:×(2)带电粒子在磁场中运动的速度越大,则周期越大。()解析:由可知,带电粒子在磁场中的运动周期与粒子速度无关。答案:×(3)带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径与粒子的质量和速度无关。()解析:根据半径公式可知,半径r与粒子的质量和速度有关。答案:×知识自学自我检测(4)利用质谱仪可以测定带电粒子的质量和分析同位素。()解析:利用质谱仪可以测定带电粒子的质量和分析同位素。答案:√(5)当交变电压的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期时,回旋加速器中的粒子才能被加速。(
6、)解析:粒子被加速后,进入磁场,经过1个半圆的时间,再次进入电场被加速,再次进入磁场,经过1个半圆被加速;即交变电场或交变电压的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期。答案:√知识自学自我检测(6)回旋加速器能把粒子加速到光速。()解析:回旋加速器加速的带电粒子,能量达到25~30MeV后,就很难再加速了。原因是,按照狭义相对论,粒子的质量随着速度的增加而增大,而质量的变化会导致其旋转周期的变化,交变电场的频率不再跟粒子运动频率一致,这样就破坏了加速器的工作条件,进一步提高粒子的速率就不可能了,所以回旋加速器不能
7、把粒子加速到光速。答案:×知识自学自我检测2.两个粒子,带电荷量相等,在同一匀强磁场中只受到磁场力作用而做匀速圆周运动,则()A.若速率相等,则半径必相等B.若质量相等,则周期必相等C.若动能相等,则半径必相等D.若动能相等,则周期必相等答案:B知识自学自我检测3.关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述,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.只有电场对带电粒子起偏转作用D.磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动解析:回旋加速器中的电场是对粒子加速的,
8、磁场是改变粒子方向的,因为洛伦兹力和速度方向垂直,不做功,选项D正确。答案:D探究一探究二探究三当堂检测问题探究名师精讲典例剖析带电粒子在匀强磁场中的运动如图所示,可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转。(1)不加磁场时,电子束的运动轨迹如何?加上磁场时,电子束的运动轨迹如何?(2)如果保持出射电子的速度不变,增大磁感应强度,轨迹圆半径如何变化?如果保持磁感应强度不变,增大出射电子的速度,圆半
