20xx人教版高中物理選修（3-1）第3章 6《帶電粒子在勻強磁場中的運動》-全文預(yù)覽
【正文】 粒子恰能通過速度選擇器，粒子進入分離器后做半徑為 R的勻速圓周運動。這些粒子的質(zhì)量、電荷量以及速度大小如下表所示。 sin60176。 角方向以 v0射入，粒子的重力不計，求帶電粒子在磁場中運動的時間和帶電粒子離開磁場時的位置。 2 ． 帶電粒子的最終能量 當(dāng)帶電粒子的速度最大時，其運動半徑也最大，由 r ＝m vqB得v ＝qBrm，若 D 形盒半徑為 R ，則帶電粒子的最終動能 Em＝q2B2R22 m。 ? (河北正定中學(xué) 2020～ 2020學(xué)年高二下學(xué)期期中 ) ? 兩個質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、 b，以不同的速率對準圓心 O沿著 AO方向射入圓形勻強磁場區(qū)域，其運動軌跡如圖所示，若不計粒子的重力，則下列說法正確的是 ( ) ? A． a粒子帶負電， b粒子帶正電 ? B． a粒子在磁場中所受洛倫茲力較大 ? C． b粒子動能較大 ? D． b粒子在磁場中運動時間較長 ? 答案： AC 解析： 粒子向右運動，根據(jù)左手定則， b 向上偏轉(zhuǎn)，應(yīng)當(dāng)帶正電， a 向下偏轉(zhuǎn)，應(yīng)當(dāng)帶負電，故 A 正確；洛倫茲力提供向心力，即： q v B ＝ mv2r，得： r ＝m vqB，故半徑較大的 b 粒子速度大，動能也大，所受洛倫茲力也較大，故 C 正確， B 錯誤；在磁場中偏轉(zhuǎn)角大的粒子運動的時間較長， a 粒子的偏轉(zhuǎn)角大，因此運動的時間就長，故 D 錯誤。T ( 或 t ＝α2πT ) 。 周期性變化 加速 勻強 勻速圓周 半個 重點難點突破 ? 一、帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題 ? 1． 圓心的確定 ? (1)已知入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心 (如圖 a所示，圖中 P為入射點， M為出射點 )。 1B2 mUq qU qvB ? ?回旋加速器 ? 2．工作原理 ? (1)電場的特點及作用 ? 特點：兩個 D形盒之間的窄縫區(qū)域存在____________的電場。 大小 垂直 2 ． 帶電粒子在勻強磁場中的運動 (1) 運動特點：沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強磁場中做 __ ________ 運動。成才之路 ? (2)洛倫茲力方向總與速度方向 __________，正好起到了向心力的作用。 ? 1． 構(gòu)造 ? 如圖所示，主要由以下幾部分組成： ? ① 帶電粒子注射器 ? ②加速電場 (U) ? ③ ___________________ ? ④ _____________ ? ⑤ 照相底片 速度選擇器 (B E) 偏轉(zhuǎn)磁場 (B2) 2 ． 原理 (1) 加速電場加速：根據(jù)動能定理： _______ ＝12m v2 (2) 勻強磁場偏轉(zhuǎn)：洛倫茲力提供向心力： __ __ ____ ＝m v2r (3) 結(jié)論： r ＝ __________ ，測出半徑 r ，可以算出粒子的比荷qm或算出它的質(zhì)量。 ? 作用：帶電粒子在洛倫茲力作用下做__________運動，從而改變運動方向，________周期后再次進入電場。 4 ． 運動時間的確定 粒子在磁場中運動一周的時間為 T ，當(dāng)粒子運動的圓弧所對應(yīng)的圓心角為 α 時，其運動時間由下式表示： t ＝α360176。 ? 3． 用規(guī)律 ? 即牛頓第二定律和圓周運動的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式。 ? (3)交變電壓：為保證帶電粒子每次經(jīng)過窄縫時都被加速，使之能量不斷提高，需在窄縫兩側(cè)加上跟帶電粒子在 D形盒中運動周期相同
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