山东省乐陵市第一中学高中物理3.6带电粒子在匀强磁场中的运动(2)导学案(无答案)新人教版选修3-1(新)
山东省乐陵市第一中学高二物理选修3-1《3.6带电粒子在磁场中的运动二》导学案
高二物理选修3-1 使用时间2016-——12—6 班级：小组：姓名：————-—装-———-——订—-—---————线—-————--—-——-《带电粒子在匀强磁场中的运动(二）》导学案【学习目标】1、了解质谱仪的构造和工作原理2、了解回旋加速器的工作原理【重点难点】质谱仪的构造和工作原理回旋加速器的工作原理【自学自测】一．质谱仪1．质谱仪是测量带电粒子的和分析同位素的重要工具。
2．描述质谱仪的工作原理：二．回旋加速器1。
构造：如图所示，D1,D2是半圆形金属盒D形盒的缝隙处接电源。
D形盒处于匀强磁场中.2.原理：交流电的周期和粒子加速做圆周运动的周期,粒子在做圆周运动的过程中一次次的经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次次的反向,粒子就会一次次的加速.由qvB= 得E km= ,可见粒子获得的最大动能由和决定,与加速电压关（“有"或“无”)自测：回旋加速器是用来加速带电粒子的装置。
如果用同一回旋加速器分别加速氚核（H31)和α粒子（e H42）,比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小,有（）A。
加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大B。
加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小C。
加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小D。
加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能较大【自研自悟】探究一:质谱仪原理：如图所示,一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中，最后打到底片D上。
(1）粒子在S1区做什么运动？在S3区将做何种运动?（2)粒子进入磁场时的速率?（3）粒子在磁场中运动的轨道半径？主备人：王业红审核人：袁大睿领导签字：张华君—————装—-——-——订——-————-——线————————-————典例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，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x,可以判断（)A．离子束是同位素,则x越大，离子质量越大B．若离子束是同位素,则x越大，离子质量越小C．只要x相同，则离子质量一定相同D．只要x相同，则离子的荷质比一定相同探究二回旋加速器1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成．其间留有空隙．1、D形盒缝隙间的电场作用是什么?磁场的作用又是什么？电场为什么是交变电场？2、粒子每次经过D型盒狭缝时，电场力做功一样吗？3、粒子经过回旋加速器加速后最终获得的动能与什么有关?。
山东省乐陵市第一中学高中物理选修3-1学案 3.6带电粒
带电粒子在匀强磁场中的运动(一) 带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹一、带电粒子在匀强磁场中的运动1.匀速直线运动若带电粒子的速度方向与磁场方向平行（相同或相反），则带电粒子受到的洛伦兹力为 ，带电粒子将做 运动。
2.匀速圆周运动垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子，若仅受洛伦兹力作用，由于洛伦兹力的方向始终与粒子的运动方向 ，因此粒子的运动速度大小 ，洛伦兹力的大小也 ，洛伦兹力对带电粒子的作用正好起到了 力的作用，所以带电粒子做 运动。
课堂练习（一）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？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？总结：由以上结果可知，粒子速度越大，轨迹半径越 ；磁场越强，轨迹半径越 ， 粒子运动的周期与粒子的速度大小 （“有”或“无”）关，磁场越强，周期越 。
课堂练习（二）1．氘核( )、氚核( )、氦核( )都垂直磁场方向入射同一匀强磁场，求以下几种情况下，它们轨道半径之比及周期之比各是多少？（1）以相同速率射入磁场；（2）以相同动能射入磁场．2．一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图4所示，径迹上的每一小段可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）．从图中可以确定 （ ） H 21H 31He42A ．.粒子从a 到b ，带正电B ．粒子从b 到a ，带正电C ． 粒子从a 到b ，带负电D ．粒子从b 到a ，带负电二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆心,半径及运动时间的确定1． 圆心的确定：（1）已知入射方向和出射方向,可以通过入射点和出射点分别作垂直与入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心（图一）图一 图二（2）已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心（图二）2.半径的确定：利用平面几何的关系，求出该圆的可能半径（或圆心角），并注意以下两个重要的几何特点： （１）粒子速度的偏向角φ等与圆心角α，并等于AB 弦与切线的夹角θ（弦切角）的２倍．即φ=α=2θ=ωt（2）相对的弦切角（ θ ）相等，与相邻的弦切角（ θ’）互补，即θ＋ θ’＝１８０°3.运动时间的确定：利用偏转角（即圆心角α）与弦切角的关系，或者利用四边形的内角和等与360°计算出圆心角α的大小,由公式t=αT/ 360°可求出粒子在磁场中运动的时间课堂练习（三）P OPO图中MN 表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B 。
《带电粒子在匀强磁场中的运动》教案
一、教学目标1. 让学生了解带电粒子在匀强磁场中的运动规律。
2. 让学生掌握洛伦兹力公式，并能够运用到实际问题中。
3. 培养学生的实验操作能力和观察能力，提高学生的科学思维能力。
二、教学内容1. 带电粒子在匀强磁场中的运动规律。
2. 洛伦兹力公式及其应用。
3. 实验操作步骤及数据分析。
三、教学重点与难点1. 教学重点：带电粒子在匀强磁场中的运动规律，洛伦兹力公式及其应用。
2. 教学难点：洛伦兹力公式的推导，实验数据的处理。
四、教学方法1. 采用实验演示法，让学生直观地观察带电粒子在匀强磁场中的运动。
2. 采用讲授法，讲解洛伦兹力公式及其应用。
3. 采用问题驱动法，引导学生思考和探讨问题。
五、教学过程1. 引入新课：通过回顾电流的磁效应，引导学生了解磁场对带电粒子的影响。
2. 实验演示：进行带电粒子在匀强磁场中的运动实验，让学生观察并记录实验现象。
3. 讲解洛伦兹力公式：结合实验现象，讲解洛伦兹力公式，并解释其物理意义。
4. 应用练习：给出实例，让学生运用洛伦兹力公式解决问题。
5. 实验数据分析：让学生分析实验数据，探讨带电粒子运动规律与磁场强度、粒子电荷量、粒子速度之间的关系。
6. 总结与拓展：总结本节课所学内容，提出拓展问题，引导学生课后思考。
7. 布置作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评价1. 通过课堂讲解、实验演示和练习题，评价学生对带电粒子在匀强磁场中运动规律的理解程度。
2. 通过学生实验操作和数据分析，评价学生的实验技能和观察能力。
3. 通过课后作业和拓展问题，评价学生对洛伦兹力公式的应用能力和科学思维能力。
七、教学资源1. 实验器材：带电粒子实验装置、电流表、电压表、磁铁、粒子源等。
2. 教学课件：带电粒子在匀强磁场中运动的动画演示、洛伦兹力公式的推导过程等。
3. 参考资料：相关学术论文、教学书籍、网络资源等。
八、教学进度安排1. 第一课时：引入新课，实验演示，讲解洛伦兹力公式。
带电粒子在匀强磁场中的运动导学案 (2)
第三章 第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动（第一课时）制作人：高二物理组 审核人：高二物理组 日期：2016.学习目标：1.理解带电粒子沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场后做匀速圆周运动.2.会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并会用这些公式分析问题．3.知道质谱仪和回旋加速器的结构及其工作原理．预习导航：一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．带电粒子(不计重力)在磁场中运动时，它所受的洛伦兹力总与速度的方向____，所以洛伦兹力______带电粒子速度的大小，或者说，洛伦兹力对带电粒子______．2．带电粒子(不计重力)以一定的速度v 进入磁感应强度为B 的匀强磁场中： (1)当v ∥B 时，带电粒子将做____________． (2)当v ⊥B 时，带电粒子将做____________．①洛伦兹力提供向心力，即qvB ＝______________． ②轨道半径r ＝______________． ③运动周期T ＝______________．二、质谱仪和回旋加速器1．质谱仪(1)原理：如图所示．(2)加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理：________＝(1/2)mv2①(3)偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场，洛伦兹力提供向心力：________＝mv2/r ② (4)由①②两式可以求出粒子的____、____以及偏转磁场的磁感应强度等． (5)应用：可以测定带电粒子的质量和分析______． 2．回旋加速器 (1)构造图(如图)(2)工作原理①电场的特点及作用．特点：两个D 形盒之间的窄缝区域存在__________的电场． 作用：带电粒子经过该区域时被____． ②磁场的特点及作用．特点：D 形盒处于与盒面垂直的____磁场中． 作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做________运动，从而改变运动方向，____周期后再次进入电场．新课探究：思考：回旋加速器所用交变电压的周期由什么决定？问题探究1：带电粒子在匀强磁场中的运动1.带电粒子在匀强磁场中的运动： （1）匀速直线运动 （2）匀速圆周运动2.带电粒子在有界磁场中的运动 （1）圆心的确定 （2）运动半径的确定 （3）运动时间的确定例题1：两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的( ) A ．轨道半径减小，角速度增大 B ．轨道半径减小，角速度减小 C ．轨道半径增大，角速度增大 D ．轨道半径增大，角速度减小发散练习1：如图所示，直线MN 上方为磁感应强度为B 的足够大的匀强磁场，一电子(质量为m 、电荷量为e)以v 的速度从点O 与MN 成30°角的方向射入磁场中，求： (1)电子从磁场中射出时距O 点多远？ (2)电子在磁场中运动的时间是多少？发散练习2.长为l 的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，板间距离也为l ，极板不带电．现有质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(不计重力)，从两极板间边界中点处垂直磁感线以速度v A ．使粒子的速度v<Bq l /(4m) B ．使粒子的速度v>5Bq l /(4m) C ．使粒子的速度v>Bq l /m D ．使粒子的速度Bq l /(4m)<v<5Bq l /(4m)学生总结：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题步骤：课堂总结： 作业：。
带电粒子在匀强磁场中的运动学案导学.doc
第六节带电粒子在匀强磁场中的运动学案导学学习目标1、理解洛伦兹力对粒子不做功。
2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
3、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，知道它们与哪些因素有关。
4、了解回旋加速器的工作原理。
自主学习1.带电粒子在匀强磁场中的运动(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做运动。
(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做运动且运动的轨迹平面与磁场方向。
轨道半径公式：周期公式：。
(3)带电粒子的运动方向与磁场方向成。
角：粒子在垂直于磁场方向作运动，在平行磁场方向作运动。
叠加后粒子作等距螺旋线运动。
3.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—o⑷带电粒子获得的最大能量与D形盒有关。
同步导学例题1三种粒子:H、《H、；He,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。
%1具有相同速度；%1具有相同动量；%1具有相同动能。
例2如图所示，一质量为m,电荷量为q的粒子从容器A下方小孔&飘入电势差为U 的加速电场。
然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上，如图3所示。
求%1粒子进入磁场时的速率；%1粒子在磁场中运动的轨道半径。
例3质量为m,电荷量为q 的粒子，以初速度V 。
垂 直进入磁感应强度为B 、宽度为L 的匀强磁场区域, 如图所示。
求(1) 带电粒子的运动轨迹及运动性质 (2) 带电粒子运动的轨道半径 (3) 带电粒子离开磁场电的速率(4) 带电粒了离开磁场时的偏转角。
(5) 带电粒子在磁场中的运动时间t (6) 带电粒子离开磁场时偏转的侧位移当堂达标1.两个带电粒子沿垂直磁场方向射入同一匀强磁场，它们在磁场中作匀速圆周运动的半径相同，且转动方向也相同，那么这两粒子的情况是A.两粒子的速度大小一定相同 B.两粒子的质量一定相同C.两粒子的运动周期一定相同D.两粒子所带电荷种类一定相同2. 在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动，如果乂顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则( )x xX XX XXA.粒子的速率加倍，周期减半B. A 先到达C. B 先到达A.小球受到的洛伦兹力B.摆线的拉力C.小球的动能D.小球的加速度B. 粒子的速率加倍，轨道半径减半C. 粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4D. 粒子的速率不变，周期减半3. 两个粒子，带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动 （ ）A.若速率相等，则半径一定相等 B.若质量相等，则周期一定相等C.若动量大小相等，则半径一定相等D.若动量相等，则周期一定相等4. 质子（：P ）和a 粒子（：七）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场中，它们在 垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，它们的轨道半径和运动周期关系是A. Rp ：R 广 1:2, Tp :T 广 1:2B. R 「：R 广2:1, T p :1>1:2C ・ Rp ：R°=l ：2,：T a =2:l D. R p ：R a =l ：4, ：T a =l:45.处在匀强磁场内部的两个电子A 和B 分别以速率v 和2v 垂直射入匀强磁场, 经偏转后，哪个电子先回到原来的出发点？（）A.同时到达D.无法判断6.把摆球带电的单摆置于匀强磁场中，如图所示，当带电摆球最初两次经过最低点时, 相同的量是（）一7.关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是（）••A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用••第6题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量有关（ ） A.带电粒子运动的速度B.带电粒子运动的轨道半径C.带电粒子的质量和电荷量D.带电粒子的电荷量和动量A.势能B.动能C.内能D.电能A. 1： 1B. 1： 2C. 2： 1D. 1： 312.如图所示，一束带电粒子沿同一方向垂直射入磁感 应强度为B 的匀强磁场，设重力不计，在磁场中的轨迹分成1 和2两条,那么它们速度v 动量p 、电荷量q 比荷q/m 之间的关系可以肯定的是（A.如果 q 】/nii = 2q 2/m 2则 V!=v 2B.如果 qj/iDi >2q 2/ni 2则 V]=v 2C. 如果qi=q 2,则P 】 = P2.都带D.如果pi=p 2则q 】＞q2.都带负电D. 磁场的作用是使带电粒子在D 形盒中做匀速圆周运动8. 在回旋加速器内，带电粒子在半圆形盒内经过半个周期所需的时间与下列哪个9. 加速器使某种粒子的能量达到15MeV,这个能量是指粒子的（10. 下列关于回旋加速器的说法中，正确的是（A.回旋加速器一次只能加速一种带电粒子 B, 回旋加速器一次最多只能加速两种带电粒子 C. 旋加速器一次可以加速多种带电粒子D. 回旋加速器可以同时加速一对电荷量和质量都相等的正离了和负离了 11 .用回旋加速器分别加速Q 粒子和质子时，若磁场相同，则加在两个D 形盒间的交变电压的频率应不同，其频率之比为（13 .一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图所示,第13径迹上的每小段都可以近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电荷量不变），从图中情况可以确定（）A.粒子从a到b,带正电B.粒子从b到a,带正电C.粒子从a到b.带负电D.粒子从b到a,带负电14.如图所示，一束电子流以速率v通过一个处于矩形空间的匀强磁场，速度方向与磁感线垂直。
3.6带电粒子在匀强磁场中的运动教案
3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习）一、教学目标（一）知识与技能1、理解洛伦兹力对粒子不做功.2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动.3、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。
4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理、及用途。
（二）过程与方法通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场（电场、磁场）中的问题. 培养学生的分析推理能力.（三）情感态度与价值观通过对本节的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新历程。
二、重点与难点：重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析有关问题.难点：1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.2.综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题.三、教具：洛伦兹力演示仪、感应线圈、电源、多媒体等四、教学过程：（一）复习引入［问题1］什么是洛伦兹力？［磁场对运动电荷的作用力］［问题2］带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？［不一定，洛伦兹力的计算公式为F=qvB sin θ，θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角，当θ=90°时，F=qvB;当θ=0°时，F=0.］［问题3］带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？今天我们来学习——带电粒子在匀强磁场中的运动、质谱仪.（二）新课讲解---第六节、带电粒子在匀强磁场中的运动【演示】先介绍洛伦兹力演示仪的工作原理，由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸气发出辉光，显示出电子的径迹。
后进行实验.（并说明相关问题104-105页）教师进行演示实验.［实验现象］在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的径迹是直线；在管外加上匀强磁场（这个磁场是由两个平行的通电环形线圈产生的），电子的径迹变弯曲成圆形.［教师引导学生分析得出结论］当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动.带电粒子垂直进入匀强磁场中的受力及运动情况分析（动态课件）.一是要明确所研究的物理现象的条件----在匀强磁场中垂直于磁场方向运动的带电粒子。
山东省乐陵市第一中学高二物理上学期学案 3.3几种常见的磁场导学案(二)
主备人：王国良 使用时间 审核人 【学习目标】1．了解安培分子电流假说。
2．理解匀强磁场的概念，理解磁通量的概念并能进行有关计算。
学习重点：安培定则学习难点：理解磁通量的概念并能进行有关计算 【自主学习】 1、安培分子电流假说（1）安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流— ， 分子电流使每个物质微粒都成为微小的 ，它的两侧相当于两个 。
（2）磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由 产生的。
（3）磁性材料按磁化后去磁的难易可分为 材料和 材料。
2、匀强磁场：磁感应强度 、 处处相同的磁场叫匀强磁场。
匀强磁场的磁感线是一些 直线。
1、磁通量：（1）定义：设在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S ，则B 与S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量（magnetic flux ），简称磁通。
（2）定义式：（3）单位： 简称 ，符号 。
1Wb=1T ·m 2（4）磁通量是 量 （5）磁通密度即磁感应强度 B=S φ1T=1m A N 1mW b 2⋅= 【自我检测】1、安培分子电流假说可用来解释（ ）A 、运动电荷受磁场力作用的缘由B 、两通电导体有相互作用的缘由C 、永久磁铁具有磁性的缘由D 、软铁棒被磁化的现象 2、关于磁通量，下列叙述正确的是（ ）A 、在匀强磁场中，穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积B 、在匀强磁场中，a 线圈的面积比b 线圈大，则穿过a 线圈的磁通量肯定比穿过b 线圈的 磁通量大C 、把一个线圈放在M 、N 两处，若放在M 处时穿过线圈的磁通量比放在N 处时大，则M 处的磁感应强度肯定比N 处大D 、同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不肯定大 【提出怀疑】物理学案 班级： 姓名： 日期：2022--11---12——————装———————订——————————线—————————————————3.3几种常见的磁场 探究案（二）主备人：王国良 使用时间 审核人【合作探究】 匀强磁场1、磁感线分布特点:2、常见的匀强磁场:磁通量例1、有一矩形线圈，线圈平面与磁场方向成α角， 如图所示。
带电粒子在匀强磁场中的运动导学案
《带电粒子在匀强磁场中的运动》导学案学习目标：1、理解洛伦兹力对粒子不做功.2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动.3、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。
4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理及用途。
复习：洛伦兹力的大小方向特征思考：1.分析下图中带电粒子（电量q，重力不计）在磁场中如何运动- Bv+ v×××××××××××××××××××××××××B2实验验证：洛伦兹力演示仪质谱仪回旋加速器3自主学习：推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径R和运动周期T，与粒子的速度v和磁感应强度B的关系表达式.4分析质谱仪和回旋加速器工作过程例：一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上（图3.6-4）。
⑴求粒子进入磁场时的速率。
⑵求粒子在磁场中运动的轨道半径r。
例、关系回旋加速器，下列说法正确的是（）A．电场和磁场都是用来加速粒子的B．电场用来加速粒子，磁场仅使粒子做圆周运动C．粒子经加速后具有的最大动能与加速电压值有关D．为了是粒子不断获得加速，粒子圆周运动的周期等于交流电的半周期5作业：如图所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀强磁场，方向垂直圆所在平面向外．一质量为m电量为q粒子，从A点沿半径AO的方向射入，并从C点射出磁场．∠AOC＝120o．则此粒子在磁场中运行的轨迹r半径和时间t。
(不计重力)．6延伸：粒子运动方向与磁场有一夹角（大于0度小于90度）ABRvvO120°C。
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带电粒子在匀强磁场中的运动(二) 质谱仪、回旋加速器
一．质谱仪
1．质谱仪是测量带电粒子的和分析同位素的重要工具。
2．质谱仪工作原理
一个质量为m，电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S
1
飘入电势差为U1的加速电场，然后经过S1沿着与磁场垂直的
方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片
D上。
（1）求粒子进入磁场时的速率。
（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。
从上述分析结果可见，具有不同比荷的带电粒子在通过质谱仪后，因具有不同的轨道半径，将打在照相底片不同的位置上而得以被分开。
课堂练习（一）
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产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加
速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子
在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断 ( )
A．离子束是同位素，则x越大，离子质量越大
B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小
C．只要x相同，则离子质量一定相同
D．只要x相同，则离子的荷质比一定相同
二．回旋加速器
1.构造：如图所示，D1,D2是半圆形金属盒D形盒的缝隙处接
电源。
D形盒处于匀强磁场中。
2.原理：交流电的周期和粒子加速做圆周运动的周
期，粒子在做圆周运动的过程中一次次的经过D
形盒缝隙，两盒间的电势差一次次的反向，粒子就会一次次
的加速。
由qvB= 得E km= ，可见粒子
获得的最大动能由和
决定，与加速电压关（“有”或“无”）
讨论：要提高带电粒子的最终能量，应采取什么措施？（可由上式分析）
课堂练习（二）
1.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个D形盒
D1,D2构成，其间留有空隙。
下列说法正确的是（ ）
A. 粒子由加速器的中心附近进入加速器 B 粒子由加速器的边缘进入加速器 C 离子从磁场中获得能量 D 离子从电场中获得能量
2. 用回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可采用下列哪几种方法（ ）
A.将其磁感应强度增加为原来的2倍
B.将其磁感应强度增加为原来的4倍
C.将D 形盒的半径增大为原来的2倍
D.将D 形盒的半径增大为原来的2倍 巩固训练
2.图是质谱仪工作原理的示意图。
带电粒子a 、b 经电压U 加速（在A 点初速度为零）后，进入磁感应强度为B 的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S 上的x 1、x 2处。
图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a 、b 所通过的路径，则 （ ） A ．a 的质量一定大于b 的质量 B ．a 的电荷量一定大于b 的电荷量 C ．a 运动的时间大于b 运动的时间
D ．a 的比荷（q a /m a ）大于b 的比荷（q b /m b ）
3.如图所示，有A,B,C,D
它们的速率关系为v a <v b =v c <v d ,质量关系为m a =m b <m c =m d ,进入速 度选择器后，有两种粒子从速度选择器射出，由此可以判定
（ ） A. 射向P 1的是a 粒子 B 射向P 2的是b 粒子
C 射向A 1的是c 粒子
D 射向A 2的是d 粒子
6.如图所示，回旋加速器D 形盒的最大半径为R ，匀强磁场垂直穿过D 形盒面，两D 形盒的间距为d 。
一质量为m,带电量为q 的粒子每次经过间隙时都被加速，加速电压大小
为U 。
粒子从静止开始多次加速，当速度达到v 时粒子从D 形盒的边缘引出。
求： （1） 磁感应强度B 的大小
（2） 带电粒子在磁场中运动的圈数 （3） 粒子在磁场和电场中运动的总时间
× × ×
+
P 2
. . . . . . .
B 1
B 2。