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1、襄阳一中 高二年级 导学提纲 物理选修3-1 编写：李少颖 审核：康青 使用时间 11月第3周 姓名 考号 第3章 第6节 带电粒子在复合场中的运动（第2学时）一、学习目标1.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。2.掌握质谱仪、回旋加速器的工作原理及其物理量的关系。二、学法指导老师引导 学生自学 师生互动 逻辑推理三、知识链接三种场力的比较：1重力：大小，方向总是竖直向下，注意判断是否要考虑重力；2电场力：大小，方向既与电性有关，也与电场方向有关，正电荷受力方向与电场强度方向相同，负电荷受力方向与电场强度方向相反；3洛伦兹力：当VB时，大小，方向既与电性有关，也
2、与磁场方向、速度方向有关，符合左手定则。四、自测试题（第一部分）1质谱仪思考与讨论：能否设计一种仪器，将比荷不同初速度几乎为零的带电粒子分开？（1）质谱仪构造：如图所示，由粒子源、加速电场、磁场和照相底片构成。（2）质谱仪原理：粒子有静止被加速电场加速，由动能定理得关系式： ，解得粒子获得的速度 ，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供需要的向心力： ，解得粒子圆周运动的轨道半径 ，将速度代入得轨道半径 ，粒子的质量 ，粒子的比荷 。我的结论：（1）将带电粒子加速后垂直射入匀强磁场，根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径不同，可以把带电粒子分开。（2）质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的
3、 和 、 的重要工具。2回旋加速器思考与讨论1：要认识原子核内部的情况，必须用高能粒子作为“炮弹”把核“打开”进行“观察”。怎样才能产生这些高能粒子呢？思考与讨论2：有没有什么办法可以让带电粒子加速后又转回来被二次加速，如此反复“转圈圈”式地被多次加速？（1）回旋加速器构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接高频电源，D形盒处在垂直盒面的匀强磁场中。（2）回旋加速器原理：带电粒子经电场n次加速获得速度Vn，由动能定理可得_ ,带电粒子在磁场中圆周运动，洛伦兹力提供需要的向心力： ，得轨道半径 。（3）回旋加速器条件：带电粒子在磁场中圆周运动的周期 ，与 、 无关，回旋加速器条件
4、是：高频电源的周期与带电粒子圆周运动周期 。（4）粒子获得的最大动能：由知，加速后粒子的最大动能 ，由此可知，粒子获得的最大动能只与加速器的 和 有关，与加速器的电压无关。（第二部分）1初速度都是零的质子和粒子，由同一位置、经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场后作匀速圆周运动，它们的轨道半径之比为( )A1：1 B1：2 C1： D：12一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子（）加速到，则能使粒子（）加速到的速度为( )A0.5 B C2 D43如图所示是回旋加速器装置，D形盒半径为R，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电周期为T（粒子通过狭缝的时间忽略不计）则（）A质子在D形盒中做匀速圆
5、周运动的周期为TB质子被加速后的最大速度可能超过C质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关D不改变B和T，该回旋加速器也能用于加速粒子五、当堂检测1A、B是两种同位素的原子核，他们具有相同的电荷、不同的质量。为测定它们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上。如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是1.08：1，求A、B的质量之比。2回旋加速器D形盒的半径为r,匀强磁场的磁感应强度为B。一个质量为m电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为0开始加速，估算该粒子离开加速器时获得的动能。六、知识清单1.熟练掌握质谱仪的工作原理及数量关系2. 熟练掌握回旋加速器的工作原理及数量关系七、日清反思：_第 1 页 共 1 页
