江苏省涟水县第一中学高中物理 3.6带电粒子在匀强磁场中的运动（二）教学案 新人教版选修3-1 .doc

第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动（二）‎ 班级________ 姓名________ 等第_________‎ ‎【教学目标】‎ 会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题. 知道质谱仪的工作原理。知道回旋加速器的基本构造、工作原理 、及用途 。‎ ‎【教学内容】‎ 一、预习作业 ‎1．质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的　　和分析　　　的重要工具。‎ ‎2．回旋加速器：‎ ‎(1)使带电粒子加速的方法有：经过多次　　直线加速；利用电场　　和磁场的　　作用，回旋　 速。‎ ‎(2)回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在　　‎ 的范围内来获得　　　　的装置。‎ ‎(3)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个　　 电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率　　 。‎ ‎⑷带电粒子获得的最大能量与D形盒　　 有关。‎ 二、典型例题 ‎1 已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度B＝1.5T，D形盒的半径为R＝‎60 cm，两盒间电压U＝2×104 V，今将α粒子从间隙中心某处向D形盒内近似等于零的初速度，垂直于半径的方向射入，求粒子在加速器内运行的时间的最大可能值。‎ 三、随堂练习 图‎3-5-5‎ ‎1、.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‎3-5-5‎所示，离子源S产生带电量为q的某种正离子，离子产生出米时的速度很小，可以看作是静止的，离子经过电压U加速后形成离子束流，然后垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动而到达记录它的照相底片P上.实验测得:它在P上的位置到入口处S1的距离为a，离子束流的电流为I.请回答下列问题:‎ ‎(1)在时间t内射到照相底片P上的离子的数目为 ‎ ‎(2)单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为 .‎ ‎(3)试证明这种离子的质量为.‎ 四、课堂总结 ‎【巩固练习】‎ ‎1.关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是 （ ）‎ 2‎ A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用 B.电场和磁场是交替地对带电粒子做功的 C.只有电场能对带电粒子起加速作用 D.磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动 ‎2、回旋加速器是用来获得高能粒子的实验设备，核心部分是两个D形金属扁盒，两D形盒的直径相对且留有一个窄缝，D形盒装在 (填“真空”或“空气”)容器中，整个装置放在巨大的电磁铁两极间，磁场方向 (填“垂直”或“平行”)于D形盒的底面。两D形盒分别接在高频交流电源的两极上，且高频交流电的 与带电粒子在D型盒中做圆周运动的 相同，带电粒子就可一次次地被加速。‎ ‎3．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。电荷电量相同质量有微小差别的带电粒子，经过相同的加速电压U加速后，垂直进入同一匀强磁场B，它们在匀强磁场中做匀速圆周运动，由qU＝和求得：r＝ ，因此，根据带电粒子在磁场中________________________，就可判断带电粒子质量的大小，如果已知电量，测出____________，就可求出带电粒子的____________。‎ 2‎