新课标人教版3-1选修三36带电粒子在匀强磁场中的运动1内容摘要:
、磁场示意图,请学生思考讨论,具体应该如何实现,带电粒子如何被反复加速,大致轨道是什么样的。 请学生自己尝试画出带电粒子的运动轨迹。 引导学生思考回答,同时在黑板上分析粒子在回旋加速 器中加速的原理,逐步分析每一阶段带电粒子的速度、受力、轨道半径(用半径公式分析)。 要使带电粒子在经过电场时始终加速,加 速电压的 正负极有何要求。 讨论加速电压 的变化 问题, 明确加速电压应与粒子运动相 配合。 讨论加速电压周期和粒子圆周运动周期的关系,并讨论粒子圆周运动周期的特点。 (通过讨论, 最终得到 加速电压 周期与粒子圆周运动周期相同(同步条件),并且不随速度增大而改变。 ) 3.回旋加速器的结构 引导学生讨论:电场、磁场如何提供。 粒子在磁场中运动时装置对电场的屏蔽。 粒子加速后从何处引出。 介绍 D 形盒的巧妙之处 :作为电极在缝隙间形成加速电场;中空 D 形盒给粒子运动提供空间; D 形盒内部可屏蔽电场;用不易被磁化的铜材料制作。 再介绍回旋加速器各个部分及作用( D 形盒、交流电源、真空装置、强电磁铁、粒子源、引出装置)。 四、带电粒子在回旋加速器中运动的讨论 1.带电粒子最终能量的影响因素 叙述带电粒子在回旋加速器中的运动过程:带电粒子从中心处的粒子源出发,进入电场加速,再进入磁场做半个周期的圆周运动,回到已变换方向的电场再次加速,再进入磁场做半径更大的圆周运动。新课标人教版3-1选修三36带电粒子在匀强磁场中的运动1
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[来源 :学 ,科 ,网 ] 思考与讨论: 带电粒子 在匀强磁场中做匀速圆周运动,其轨道半径 r 和周期 T 为多大呢。 出示投 影片,引导学生推导: 一带电量为 q,质量为 m ,速度为 v 的带 电粒子垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中,其半径 r 和周期 T 为多大。 如图所示。 粒子做匀速圆周运动所需的向心力 F=m rv2 是由粒子所受的洛伦兹力提供的,所以 qvB=m rv2
2 s1 θ 时的位置坐标。 解析: ( 2 分)如同答 2 所示。 ( 1)质点在第 Ⅱ 象限中做平抛运动,设初速度为 0v ,由 212h gt ① ( 2 分) 02h vt ② ( 2 分) 解得平抛的初速度 0 2v gh ( 1 分) 在 2P 点,速度 v 的竖直分量 2yv gt gh ( 1 分) 2v gh ,其方向与 x 轴负向夹角 45 ( 1 分) (
2 式中 T为圆周运动周期, T= qBm2 两粒子射入的时间间隔 Δ t=t1t2= )(2 qBmT 因 Rsin 22 L 得 α = 2arcsin RL2 由上两式可解得 Δ t= )2arc sin2(2 mvLqBqBm (根据 arcsin =2 - arccos 可将上面结果化为Δ t= mvLqBqBm 2arccos4 ) 当堂达标
) 高速从左向右射入,两极板 a、 b间有如图所示的匀强磁场。 该发电机哪个极板为正极。 ( ) A. a板为正极 B. b板为正极 ,在示波管下方有一根水平放置的通电直电线,则示波管中的电子将( ) • A.向上偏转; B.向下偏转; • C.向纸外偏转; D.向纸里偏转. I B中所受的洛仑兹力F的方向如下图所示,则该粒子所带电性和运动方向可能是(
度: ω= 匀速圆周 例题 2: 三种粒子 、 、 核,它们以下列情况垂直进入同一匀强磁场,求它们的轨道半径之比,周期之比。 (1)具有相同速度 (2)具有相同动能。 He42H21H11(1:2:2) (1:2:2) 11 练习 2:如图所示,在长直导线中有恒定电流 I通过,导线正下方电子初速度 v。 方向与电流 I的方向相同,电子将 ( ) a运动,轨迹是圆 a运动,轨迹半径越来越大 a运动
= BIL=BnqSvL 三、洛伦兹力大小 q vBn L SB n q v S LNFF 安洛 F洛 =qVB ( V⊥B ) F洛 = 0 ( V∥B ) 当 V与 B成一角度 θ 时 F洛 =qVBsinθ 三、洛伦兹力大小 思考与讨论 ( 1)洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系。 洛伦兹力方向与带电粒子运动方向 垂直 ( 2)洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响。 只