发布时间 : 星期日 文章高中物理§3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动（课前部分）更新完毕开始阅读
§3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 （课前部分)
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【学习目标】
（1） 通过实验，知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在磁场中做
圆周运动，圆周运动的半径与磁感应强度的大小和入射速度的大小有关。
（2） 通过理论分析，知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在磁场
中做匀速圆周运动，并能用学过的知识推导出匀速圆周运动的半径公式和周期公式。
（3） 能够用学过的知识分析、计算有关带电粒子在匀强磁场中受力、运动的问题，
了解质谱仪和回旋加速器的原理。
【学习重点】
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动半径、周期公式。
【学习难点】
质谱仪和回旋加速器的工作原理。
【学法指导】
理论探究与实验相结合，运用洛伦兹力和向心力的有关知识去认识带电粒子在匀强磁场中的 运动规律。
【知识回顾】
1.匀速圆周运动向心力的表达式。
2.洛伦兹力的的大小计算和方向如何判断？
用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转。在做以下每项观察之前，首先根据洛伦兹力的知识预测电子束的径迹，然后观察，检验你的预测。 1. 不加磁场时观察电子束的径迹。
2. 给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心连线方向、由纸内指向读者的磁场，观察电子束的轨迹。
3. 保持电子束的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化。
4. 保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化。
思考：当带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入磁场时，带电粒子做什么运动？为什么会产生这样的运动状态？
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期与那些物理量有关？通过理论推导，看一看他们具体存在什么样的关系？
学以致用：教材P100页中利用云室显示带电粒子的径迹，在同一云室中不同带电粒子的径迹半径不同，同一粒子的径迹呈螺旋形，分析其原因。
二、质谱仪
做一做P100页例题，归纳总结： 1. 质谱仪的工作原理
2. 质谱仪是怎样区别不同比荷的带电粒子或者同位素
【自主学习】
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
阅读教材P99页第一段，了解洛伦兹力演示仪的结构以及各部分的功能。
我们不一定是天才，但我们知道自己的目标和计划；我们时常会受到挫折，但不要失去热情。
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三、回旋加速器
使用磁场力能不能对带带粒子起到加速作用？为什么？
使用电场力加速带电粒子的原理是什么？在实际操作的时候我们会遇到什么样的困难？
使用电场力加速带电粒子遇到的困难应如何去解决？有没有办法可以让带电粒子加速后又转回来被第二次加速，如此反复“转圈圈”，加速器装置所占的空间是不是会大大缩小呢？
阅读教材回旋加速器部分，说明回旋加速器的原理。
利用前面推导的带电粒子在匀强磁场中运动的半径周期公式回答思考与讨论部分。
对于一个确定的带电粒子（比荷一定），固定的回旋加速器（D型盒半径R一定），我们可以改变狭缝间的加速电压U、回旋磁场的磁感应强度B，带电粒子所能获得的最大速度由什么来决定呢？能量是从电场中获得的，加速电压越大，带电粒子获得的速度越大吗？推导最大速度的表达式，看一看情况是什么样的。
2．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )
A. 离子回旋周期逐渐增大
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
3.质子(p)和α粒子（质量为质子的4倍，电量为质子的2倍）以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和Rα，周期分别为Tp和Tα，下列选项正确的是 ( ) A. Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶2 B. Rp∶Rα＝1∶1，Tp∶Tα＝1∶1 C. Rp∶Rα＝1∶1，Tp∶Tα＝1∶2 D. Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶1
答案： 【质疑汇总】
通过自主学习，你还存在哪些问题？
【自我检测】
1．在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，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倍的匀强磁场中做匀速圆周运动，则( )
A. 粒子的速率加倍，周期减半B. 粒子的速率不变，轨道半径减半 C. 粒子的速率减半，轨道半径变为原来的
【组内交流】
通过交流后，还有哪些问题未解决？
1D. 粒子的速率不变，周期不变 4
我们不一定是天才，但我们知道自己的目标和计划；我们时常会受到挫折，但不要失去热情。
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§3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 (课上部分)
【展示交流】
我们组本节课要解决的问题是： 其他组展示的问题及成果：（评价与反思）
展示提纲：
我们不一定是天才，但我们知道自己的目标和计划；我们时常会受到挫折，但不要失去热情。
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【达标检测】
基础达标
能力提升
4．如图所示，A和B之间的距离为0．1m，电子在A点的速度v0?1.0?107m/s．已知电子的1．一个带电粒子（重力可忽略不计），沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的动能逐渐减小（带电量不变）从图中情况可以确定（ ）
电量e?1.6?10?19C，电子质量m?0.91?10?30kg．
（1）要使电子沿半圆周由A运动到B，求所加匀强磁场的大小和方向； A. 粒子从a到b，带正电 （2）电子从A运动到B需要多少时间?
B. 粒子从a到b，带负电 C. 粒子从b到a，带正电 D. 粒子从b到a，带负电
2．如图所示为带电粒子(不计重力)在匀强磁场中的运动轨迹．中央是一块金属薄板，粒子穿过金属板时有动能损失．则( )
A. 粒子带正电
B. 粒子的运动路径是abcde 归纳总结】
C. 粒子的运动路径是edcba
围绕本节课重点内容，构建知识网络
D. 粒子在下半周的运动时间比上半周运动的时间长
3．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金
属盒。两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速。两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，在保持匀强磁场和加速电压不变的情况下用
同一装置分别对质子(141H)和氦核(2He)加速，则下列说法中正确的是（ ）
A．质子与氦核所能达到的最大速度之比为l：2 B．质子与氦核所能达到的最大速度之比为2：l C．加速质子、氦核时交流电的周期之比为2：l D．加速质子、氦核时交流电的周期之比为l：2
我们不一定是天才，但我们知道自己的目标和计划；我们时常会受到挫折，但不要失去热情。
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§3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动(课后部分)
【课后反思】
【课后作业】
1．如图9所示，一束电子（电荷量为e）以速度v垂直射入磁感应强度为B，宽为d的匀强磁
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场中，穿过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角为30，求：
我们不一定是天才，但我们知道自己的目标和计划；我们时常会受到挫折，但不要失去热情。（1）电子的质量；
（2）电子穿过磁场所用的时间。
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