人教版高中物理选修3-1课时8.带电粒子在磁场中的中的运动

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课时8.带电粒子在磁场中的中的运动
请同学先认真研读物理课本选修3-1第6节内容，完成课本例题和课后练习，在此基础上，用45分钟的时间完成以下作业
一、基础回顾
1、物体做匀速圆周运动的条件？处理匀速圆周运动的基本思路是什么？
2、洛伦兹力有什么特点？
3、若带电粒子沿与磁场平行的方向射入磁场，粒子将做什么运动？
4、若带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入磁场，粒子将做什么运动？
5、若粒子速度方向与磁场方向成大于0小于90o夹角射入磁场，粒子将做什么运动？
6、试推导带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的周期和半径公式。

已知粒子质量m，速度v，所带电量q，磁感强度B。

求其运动周期T和运动半径r.
应用：
1、质谱仪
例题1：2、质谱仪的示意如图所示，从离子源出来的离子经U＝700V加速电压加速后，从A孔进入B＝0.367T的匀强磁场中，入射速度v与磁感强度B的方向垂直。

最后离子打在P点，已测出AP间距离为L＝10cm。

求这种离子的荷质比。

·v ···
B ····
A L P U
离子源
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2、回旋加速器
思考：Ⅰ、每经过一次加速，粒子的轨道半径及运转周期将怎样变？ Ⅱ、粒子经过回旋加速器所能获得的最大速度取决于什么？ 方法总结：1、怎样找圆心，半径？
2、怎样求粒子的运动时间？ 二、精题训练
1、如图所示，在通电直导线下方，有一电子沿平行导线方向以速度v 开始运动，则 （ ）
A ．将沿轨迹I 运动，半径越来越小
B ．将沿轨迹I 运动，半径越来越大
C ．将沿轨迹II 运动，半径越来越小
D ．将沿轨迹II 运动，半径越来越大
2、在如下匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子有可能沿x 轴正方向做直线运动的是（ ）
3、如
图所示，竖直向下的匀强磁场穿过光滑的绝缘水平面，在平面上的O 点处固定一带电荷量为+Q 的小球M ，带电荷量为－q 的小球m 以半径为R ，线速度为v ，绕着O 点做匀速圆周运动．若某时刻突然将小球M 除去，则小球m 不可能出现以下哪些运动形式:( ) A ．仍以O 点为圆心，半径为R ，线速度为v ，沿逆时针方向做匀速圆周运动 B ．以另一点为圆心，半径为R ，线速度为v ，沿顺时针方向做匀速圆周运动 C ．以另一点为圆心，半径小于R ，线速度小于v ，沿顺时针方向做匀速圆周运动 D ．沿原线速度方向做匀速直线运动
4、如图所示，在磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，一质量为m 、电量为e 的电
子，从a 点沿垂直磁感线方向以初速度v 开始运动，经一段时间t 后经过b 点，ab 连线与初速度的夹角为θ，则t = ．
v I Ⅰ Ⅱ
y z
x E
B
A
y z
x E B
y z
x E B C
y
z
x
B D
B v θ
a
b
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5、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。

离子源S
产生质量为m 、电量为q 的正离子，离子产生出来时速度很小，可以看作速度为零。

产生的离子经过电压U 加速，进入磁感强度为B 的匀强磁场，沿着半圆周运动，到达记录它的照相底片上的P 点。

测得P 点到入口处S 1的距离为x .。

试求离子的质量m 。

6、回旋加速器
如图所示回旋加速器示意图，在D 型盒上半面出口处有一正离子源，试问该离子在下半盒中每相邻两轨道半径之比为多少？
三、能力提高
7、在以坐标原点 O 为圆心、半径为 r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为 B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。

一个不计重力的带电粒子从磁场边界与 x 轴的交点 A 处以速度 v 沿－x 方向射入磁场，它恰好从磁场边界与 y 轴的交点 C 处沿+y 方向飞出。

（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷q/m ；
（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为'B ，该粒子仍从 A 处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度'B 多大？此次粒子在磁场中运动所用时间 t 是多少？
P
x S 1 U
A 0 A 1 A 2 A 3
A ，1
A ，2。