2014年高中物理 3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》学案 新人教版选修3-1
3.6带电粒子在匀强磁场中的运动
课前预习学案
一、预习目标
1、知道洛伦兹力对粒子不做功。
2、知道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、写出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式。
4、了解回旋加速器的工作原理。
二、预习内容
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θ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。
2．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。
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。
⑷带电粒子获得的最大能量与D 形盒有关。
三、提出疑惑
课内探究学案
一、学习目标
1、理解洛伦兹力对粒子不做功。
2、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。
3、了解回旋加速器的工作原理。
二、学习过程
例1三种粒子H 1
1、H 2
1、He 4
2，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；③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S 1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；
②粒子在磁场中运动的轨道半径。
解答①粒子在S 1区做初速度为零的匀加速直线运动。
在S 2区做匀速直线运动，在S 3区做匀速圆周运动。
由动能定理可知
12
mv 2
＝qU 确由此可解出：v＝
2qU m ②粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为：r＝
mv qB
＝2mU qB
2r 和进入磁场的速度无关，进入同一磁场时，r∝
m
q
，而且这些个量中，U、B、r 可以直接测量，那么，我们可以用装置来测量比荷。
质子数相同而质量数不同的原子互称为同位素。
在图4中，如果容器A 中含有电荷量相同而质量有微小差别的粒子，根据例题中的结果可知，它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫质谱线。
每一条对应于一定的质量，从谱线的位置可以知道圆周的半径r，如果再已知带电粒子的电荷量q，就可算出它的质量。
这种仪器叫做质谱议。
例5质量为m，电荷量为q 的粒子，以初速度v 0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)带电粒子离开磁场时的偏转角θ(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解答
⑴带电粒子作匀速圆周运动；轨迹为圆周的一部分。
⑵R＝mv 0qB ＝
L sinθ⑶v＝v 0
⑷sinθ＝
L R ＝
qBL
mv
L
v 0a
b v
θθ
y R
R B
⑸t＝ 0ab ＝
Rθv 0
(θ弧度为单位)
⑹y＝R－R 2
－L 2
＝R(1－cosθ)三、反思总结
四、当堂检测
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，如果又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（）
A．粒子的速率加倍，周期减半
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（1
1P）和α粒子（4
2H e ）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．R p :R α=1:2,T p :T α=1:2 B.R p :R α=2:1,T p :T α=1:2C.R p :R α=1:2,
T p :T α=2:1
D.R p :R α=1:4,
T p :T α=1:4
5.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（）
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
6.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
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
7.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
课后练习与提高
1．在回旋加速器中,下列说法不正确的是()A．电场用来加速带电粒子,磁场则使带电粒子回旋
第7
B．电场和磁场同时用来加速带电粒子
C．在交流电压一定的条件下,回旋加速器的半径越大,同一带电粒子获得的动能越大D．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关,而与交流电压的频率无关2．如图所示，一导电金属板置于匀强磁场中，当电流方向向上时，金属板两侧电子多少及电势高低，判断正确的是（）
A．左侧电子较多，左侧电势较高B．左侧电子较多，右侧电势较高C．右侧电子较多，左侧电势较高D．右侧电子较多，右侧电势较高
3.一个带正电的微粒（不计重力）穿过如图中匀强电场和匀强磁场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是（）
A．增大电荷质量B．增大电荷电量C．减少入射速度D．增大磁感应强度E．减少电场强度
4．用同一回旋加速器分别对质子和氚核(H 3
1
)加速后
（）
A．质子获得的动能大于氚核获得的动能B．质子获得的动能等于氚核获得的动能C．质子获得的动能小于氚核获得的动能D．质子获得的动量等于氚核获得的动量
5．关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列说法正确的是（）
A．与加速器的半径有关，半径越大，能量越大B．与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大C．与加速器的电场有关，电场越强，能量越大
D．与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大
6．如图所示是粒子速度选择器的原理图,如果粒子所具有的速率v=E/B 那么()
A．带正电粒子必须沿ab 方向从左侧进入场区,才能沿直线通过B．带负电粒子必须沿ba 方向从右侧进入场区,才能沿直线通过C．不论粒子电性如何,沿ab 方向从左侧进入场区,都能沿直线通过D．不论粒子电性如何,沿ba 方向从右侧进入场区,都能沿直线通过
第３题
第６题
第７题
第2题
7.如图所示，a 和b 是从A 点以相同的动能射入匀强磁场的两个带等量电荷的粒子运动的半圆形径迹，已知r a =2r b ，则由此可知（）
A．两粒子均带正电，质量比m a /m b =4B．两粒子均带负电，质量比m a /m b =4C．两粒子均带正电，质量比m a /m b =1/4D．两粒子均带负电，质量比m a /m b =1/4
8.如图所示，匀强磁场中有一个带电量为q 的正离子，自a 点沿箭头方向运动，当它沿圆轨道运动到b 点时，突然吸收了附近的若干个电子，接着沿另一圆轨道运动到与a、b 在一条直线上的c 点，已知ac=ab/2.电子电量为e ，由此可知，正离子吸收的电子个数为()
A．e
q 23B．e
q C．e
q 32D．e
q 3
9.如图所示，质量为m 带正电q 的液滴，处在水平方向的匀强磁场中，磁感应强度为B，液滴运动速度为v，若要液滴在竖直平面内做匀速圆周运动，则施加的匀强电场方向为，场强大小为，从垂直于纸面向你看，液体的绕行方向为。
10.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。
且平行于矩形空间的其中一边,矩形空间边长为3a 和a 电子刚好从矩形的相对的两个顶点间通过,求电子在磁场中的飞行时间。
第14题。
人教版选修3—1 物理：3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 学案
带电粒子在匀强磁场中的运动【学习目标】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。
4．知道质谱仪的工作原理5．知道回旋加速器的基本构造及工作原理二、过程与方法1．通过带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的讨论过程，培养学生的分析综合能力2．通过半径公式和周期公式的推导过程，培养学生的理解能力和推理能力3．通过回旋加速器的教学过程，培养学生运用物理知识分析和解决实际问题的能力三、情感、态度与价值观1．通过讲述带电粒子在科技、生产与生活中的典型应用，培养学生热爱科学、致力于科学研究的价值观。
2．回旋加速器是一种高科技的实验设备，通过该问题的学习，培养学生的学习兴趣，开阔学生的视野。
【学习重难点】带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹【学习过程】1．磁场的产生磁体、电流、变化的电场周围有磁场。
安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。
（但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的，因为麦克斯韦发现变化的电场也能产生磁场。
）2．磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。
这一点应地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场 该跟电场的基本性质相比较。
3．磁场方向：五种表述是等效的①磁场的方向②小磁针静止时N 极指向③N 极的受力方向④磁感线某点的切线方向⑤磁感应强度的方向4．磁感线（1）用来形象地描述磁场中各点的磁场 强弱 和 方向 的曲线。
磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。
磁感线的 疏密 表示磁场的强弱。
（2）磁感线是 封闭 曲线（和静电场的电场线不同）。
2013-2014学年高二物理人教版选修3-1新导学案：3.6带电粒子在匀强磁场中的运动
3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》导学案【学习目标】1、理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动2、会分析带电粒子在匀强磁场中的运动规律【重点难点】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法。
【学法指导】认真阅读教材，观察插图，体会分析求解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的方法?【知识链接】1、描述匀速圆周运动的物理量及这些物理量之间的关系？2、洛仑兹力的方向：用_________定则判定。
注意：（1)判定负电荷运动所受洛仑兹力的方向,应使四指指向电荷运动的方向。
（2）洛仑兹力的方向总是既垂直于又垂直于，即总是垂直于所决定的平面。
3、洛仑兹力的大小：带电粒子q以速度v垂直进入匀强磁场B中,f=【学习过程】带电粒子在磁场中运动（不计其它作用）（1）若v//B，带电粒子以速度v做运动（此情况下洛伦兹力F=0）(2）若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做运动。
v2①向心力由洛伦兹力提供：=mR②轨道半径公式：R= = 。
1= 。
③周期：T= = ，频率：f=Tv。
角频率：=ω=r说明：T、F和ω的两个特点：①T、f和ω的大小与轨道半径（R）和运动速率（v)无关，只与和有关；q）相同的带电粒子，在同样的匀强磁场中，T、f和ω相同.②比荷（m【典型例题】例1、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。
一带电粒子从平板上狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域,最后到达平板上的P点.已知B、v以及P到O的距离l，不计重力，求此粒子的电荷e与质量m之比。
例2、一个负离子，质量为m,电量为q，以速率v垂直于屏S经小孔O射入有匀强磁场的真空室中，磁感应强度B的方向与离子运动方向垂直，并垂直于纸面向里，如图所示。
如果离子进入磁场后经过时间t到达P点，则直线OP与离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系式如何？【训练测试】1．两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中，设r1、r2为这两个电子的运动轨道半径，T1、T2是它们的运动周期，则（）A．r1＝r2，T1≠T2B．r1≠r2，T1≠T2C．r1＝r2，T1＝T2D．r1≠r2，T1＝T22．如图所示，带负电的粒子以速度v从粒子源P处射出，若图中匀强磁场范围足够大（方向垂直纸面），则带电粒子的可能轨迹是（）A．a B．bC．c D．d3．(2009·杭州十四中高二检测）一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着又进入匀强磁场区域．设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行，如图中的虚线所示．在图所示的几种情况中，可能出现的是( )4．一重力不计的带电粒子以初速度v0（v0〈EB)先后穿过宽度相同且紧邻在一起的有明显边界的匀强电场E和匀强磁场B，如图甲所示．电场和磁场对粒子总共做功W1，若把电场和磁场正交叠加，如图乙所示，粒子仍以v0的初速度穿过叠加场区，电场和磁场对粒子总共做功W2，比较W1、W2的大小（）A．一定是W1＝W2B．一定是W1>W2C．一定是W1〈W2D．可能是W1〉W2，也可能是W1<W25．如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0,轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示，现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则（）A．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0B ．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T 0C ．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T 0D ．若磁场方向指向纸外,质点运动的周期将小于T 06．(2009·青岛模拟)环形对撞机是研究高能离子的重要装置,如图正、负离子由静止经过电压为U 的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B .(两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀强圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞．)为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）A ．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷错误!越大，磁感应强度B 越大 B ．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷错误!越大,磁感应强度B 越小C ．对于给定的带电粒子，加速电压U 越大，粒子运动的周期越小D ．对于给定的带电粒子，不管加速电压U 多大，粒子运动的周期都不变【参考答案】例1、解析:粒子初速v 垂直于磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圈周运动，设其半径为R,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律,有Rv m qBr 2=因粒子经O 点时的速度垂直于OP ，故OP 是直径，l ＝2R 由此得Blv m q 2= 例2、解析：做出OP 的中垂线与OS 的交点即为离子做匀速圆周运动的圆心，轨迹如图示： 方法一:弧OP 对应的圆心角θ=ϕ2 ①周期T=qBm2π ②运动时间：t=T 2πϕ③ 解得：m2qBt=θ ④方法二：弧OP 对应的圆心角θ=ϕ2 ⑤半径为r ，则qvB=rmv 2⑥弧长：l=r ·ϕ ⑦线速度：v=t l ⑧解得:m2qBt=θ ⑨训练测试：1．答案：D解析：根据r ＝错误!，T ＝错误!，得速度不同半径r 不同，周期T 相同． 2．答案：BD解析：出射方向必与运动轨迹相切． 3．答案:AD解析：A 、C 选项中粒子在电场中向下偏转，所以粒子带正电，再进入磁场后,A 图中粒子应逆时针转，正确．C 图中粒子应顺时针转，错误．同理可以判断B 错，D 对．4．答案:B解析:带电粒子在甲图电场中偏转位移大，在甲图中电场力做功多,B 正确． 5．答案：AD解析:若磁场方向指向纸里，由左手定则可判断洛伦兹力方向与库仑力方向相反,则带负电粒子做圆周运动的向心力减小,由于半径不变，其速度减小,周期变大,故A 对B 错；若磁场方向指向纸外，洛伦兹力与库仑力方向相同，其速度要增大，周期变小,故C 错D 对．6．答案:BC解析:在加速器中qU ＝错误!mv 2,在环状空腔内做匀速圆周运动的半径r ＝错误!,即r ＝错误!错误!，所以在半径不变的条件下错误!越大，B 越小，选项B 正确;粒子在空腔内的周期T ＝错误!，故加速电压越大，粒子的速率v 越大,其周期越小,选项C 正确． 【学习反思】求解带电粒子在匀强磁场中作圆周运动的一般思路和方法是什么？O ′ϕ。
物理3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》教案(新人教版选修3-1)
选修3-1第三章3.6带电粒子在匀强磁场中的运动一、教材分析本节课的内容是高考的热点之一，不仅要求学生有很强的分析力和运动关系的能力，还要求学生有一定的平面几何的知识，在教学中要多给学生思考的时间二、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。
（二）过程与方法通过带电粒子在匀强磁场中的受力分析，灵活解决有关磁场的问题。
（三）情感、态度与价值观通过本节知识的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新与应用历程。
三、教学重点难点教学重点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹教学难点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹四、学情分析本节教材的内容属于洛仑兹力知识的应用，采用先实验探究，再理论分析与推导的方法。
先实验观察再理论论证比较符合一般学生的认知过程，也可降低学习的难度。
五、教学方法实验观察法、讲述法、分析推理法六、课前准备1、学生的准备：认真预习课本及学案内容2、教师的准备：洛伦兹力演示仪、电源、多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标提问：（1）什么是洛伦兹力？（2）带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？（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？（三）合作探究、精讲点播1、带电粒子在匀强磁场中的运动介绍洛伦兹力演示仪。
如图所示。
引导学生预测电子束的运动情况。
（1）不加磁场时，电子束的径迹；（2）加垂直纸面向外的磁场时，电子束的径迹；（3）保持出射电子的速度不变，增大或减小磁感应强度，电子束的径迹；（4）保持磁感应强度不变，增大或减小出射电子的速度，电子束的径迹。
教师演示，学生观察实验，验证自己的预测是否正确。
高中物理《带电粒子在匀强电场中的运动》教案14 新人教版选修3-1
第六节带电粒子在匀强磁场中的运动三维目标【知识与技能】理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，在匀强磁场中做匀速圆周运动熟练掌握"带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动"的基本规律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，学会解答有关问题知道质谱仪的工作原理及旋加速器的基本构造、工作原理及用途【过程与方法】通过学习质谱仪的工作原理，让学生认识先进科技的发展，有助于培养学生对物理的学习兴趣．培养分析物理问题的能力，掌握构建物理图景的分析方法，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.【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。
教学重点：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，并能分析有关问题.教学难点：1、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的基本规律。
qvB=mv2/r2、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.教具：洛伦兹力演示仪、感应线圈、电源、多媒体等教学过程：复习旧知引入新课［问题1］什么是洛伦兹力，洛伦兹力产生的条件？［磁场对运动电荷的作用力］［问题2］洛伦兹力的大小和方向如何确定，洛伦兹力有什么特点？[左手定则—方向][F=qvBsinθ，θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角，θ=90°，F=qvB;θ=0°，F=0—大小]引入：带电粒子进入匀强磁场时将做什么运动呢？今天我们就来讨论—带电粒子在匀强磁场中的运动二、新课教学（一） 带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）1、带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？匀速直线运动2、带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？匀速圆周运动3、在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径r 和周期T ，与速度v 、磁场强度B 的关系？（1） 圆周运动的半径 （2） 圆周运动的周期（二）实验验证——洛伦兹力演示仪结构： ①电子枪：射出电子②加速电场：作用是改变电子束出射的速度③励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场（2）实验结论：①沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。
高中物理选修新课标人教版选修3-1第三章3 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 学案
§3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 学案【学习目标】1、 理解带电粒子垂直进入匀强磁场时的运动规律，学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、周期公式，并会用它们解答有关问题。
2、 知道质谱仪、回旋加速器的基本构造、工作原理及用途 。
【学习重点和难点】1.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，并能用来解决有关问题。
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.【自主学习】1、当带电粒子的初速度方向与磁场方向平行时，粒子在匀强磁场中做什么运动？为什么？2、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什么运动？ 画出其运动轨迹并说明理由。
3、一为带电量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？【合作探究】在匀强磁场中如果带电粒子的运动方向不和磁感应强度方向垂直，它的运动轨道是什么样的曲线？【精讲点拨】一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．运动轨迹(1)匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为零，粒子将以速度v 做匀速直线运动．(2)匀速圆周运动：带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力始终和运动方向垂直，因此，带电粒子速度大小不变，但是速度方向不断在变化，所以带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动的向心力． 粒子做匀速圆周运动所需的向心力r v 2是由粒子所受的洛伦兹力提供的，所以 2/ r 由此得出qB mv 由qB m vr ππ22= 可得qB m π2。
总结：①轨道半径和粒子的运动速率成正比，磁场越强，轨迹半径越小。
②带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径和运动速率无关，磁场越强，周期越短。
(3)带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定（一）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画入射方向和出射方向的洛伦兹力f 的方向，其延长线的交点就是圆弧轨道的圆心。
高中物理带电粒子在匀强磁场中的运动 导学案新人教版选修3
3.6带电粒子在匀强磁场中的运动(一) 导学案课时姓名：学海导航知识与技能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。
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.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。
学习重点与难点：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.仪器：洛伦兹力演示仪、感应线圈、电源、多媒体等学习探究一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、洛伦兹力演示仪励磁线圈产生匀强磁场，方向与线圈中心的连线平行电子枪产生电子束，玻璃泡内有稀薄的气体显示电子径迹电子的速度大小由电子枪加速电压调节磁感应强度由励磁线圈的电流调节2、观察实验不加磁场：电子束径迹是＿＿＿加磁场：电子束径迹是＿＿＿B变大、V定：电子束径迹半径＿＿＿B定、V变大：电子束径迹半径＿＿＿3、带电粒子在匀强磁场中的运动径迹没有磁场作用电子的径迹是＿＿＿管外加匀强磁场电子的径迹是弯曲成＿＿＿ 洛伦兹力充当向心力二、带电粒子在匀强磁场中的运动规律——轨道半径 设：带电粒子的质量为m 电荷量为q 速率为v圆周运动所需的向心力 = 洛伦磁力 T=？例题：一质量为m ，电荷量为q 的粒子，从容器A 下方的小孔S1飘入电势差为U 的加速电场，其初速度为零，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。
求：1）粒子进入磁场时的速率 2）粒子在磁场中运动的 轨道半径 解：由动能定理可知粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为二、质谱仪mqU v qU m v 2212==22qBmU qB mv r ==1、质谱线电荷量相同而质量有微小差别的粒子，进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干谱线的细条，叫质谱线从谱线的位置可知圆周的半径r ，知带电粒子的电荷量q ，可算出它的质量2、质谱仪是一种十分精密的仪器，可测量带电粒子的质量和分析同位素①带电粒子注入器 ②加速电场（U ） ③速度选择器（E, B1） ④偏转磁场（B2） ⑤照相底片三、加速器加速器是产生高能量的带电粒子的装置 高能粒子的作用 轰击原子核 研究内部结构 1、直线加速器qBm v r工作原理 qU=∆Ek多级加速 带电粒子经 n 级的电场加速2、回旋加速器 1）结构两个D 型扁金属盒D 型扁金属盒间留一个窄缝，在中心放有粒子源，整个装置放在巨大的电磁铁两极之间2）工作原理磁场:运动电荷的＿＿＿作用电场:带电粒子的＿＿＿作用磁场带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动周期与速率、半径无关)(321n kU U U U q E ++++=∆带电粒子每次进入D 形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场中加速 电场D 形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于盒的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速 交变电压为保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速，在窄缝两侧加上跟带电粒子在D 形盒中运动周期相同的交变电压 回旋加速器使带电粒子的能量加速到20Mev 说 明1）D 型盒的作用是静电屏蔽，使粒子不受电场干扰，保证做匀速圆周运动 2）交变电流的频率3）当粒子从 D 形盒边缘导出，它最后半周满足4）粒子得到的能量要提高加速粒子的最终能量，可增大磁感应强度B 和D 形盒的半径R 思考1：为何带电粒子经回旋加速器加速后的最终能量与加速电压无关？加速电压越高，带电粒子每次加速的动能增量越大，回旋半径也增加越多，导致带电粒子在D 形盒中的回旋次数越少反之，加速电压越低，粒子在D 形盒中回旋的次数越多可见，加速电压的高低只影响带电粒子加速的总次数，并不影响引出时的速度和相应的动能思考2：为什么经典的回旋加速器加速质子，最高能量仅能达到20Mev ？mqBT f π21==Rm vB qv mm 2=mqBR v m =mR B q m v E k 2212222==mR B q E k 2222=在粒子的能量很高的时候，它的运动速度接近于光速，按狭义相对论，粒子的质量将随着速率的增加显著增大，粒子回旋的周期要发生变化交变电场的频率与粒子运动的频率不一致，破坏了加速器的工作条件作业:课本P102问题与练习总结反思：。
高中物理选修3-1学案1：3.6带电粒子在匀强磁场中的运动
3.6带电粒子在匀强磁场中的运动基础知识一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．带电粒子在磁场中运动时，它所受的洛伦兹力的方向总与速度方向垂直，所以洛伦兹力对带电粒子不做功，粒子的动能大小不变，速度大小不变．2．沿着与磁场垂直的方向射入磁场中的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动．向心力为洛伦兹力F ＝qvB ，由qvB ＝mv 2r 可知半径r ＝mv Bq ，又T ＝2πr v ，所以T ＝2πmBq .二、回旋加速器1．回旋加速器采用多次加速的办法：用磁场控制轨道、用电场进行加速． 2．回旋加速器中交流电源的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期．3．带电粒子获得的最大动能E km ＝q 2B 2r 22m ，决定于D 形盒的半径r 和磁感应强度B .三、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的分析 1．圆心的确定方法：两线定一点 (1)圆心一定在垂直于速度的直线上．如图甲所示，已知入射点P (或出射点M )的速度方向，可通过入射点和出射点作速度的垂线，两条直线的交点就是圆心．(2)圆心一定在弦的中垂线上．如图乙所示，作P 、M 连线的中垂线，与其中一个速度的垂线的交点为圆心． 2．半径的确定半径的计算一般利用几何知识解直角三角形．做题时一定要做好辅助线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形． 3．粒子在磁场中运动时间的确定(1)粒子在磁场中运动一周的时间为T ，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间t ＝α360°T (或t ＝α2πT )．(2)当v一定时，粒子在磁场中运动的时间t＝lv，l为带电粒子通过的弧长．基础练习1．速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场，其轨迹如图所示，则磁场最强的是()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所示，径迹上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()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3．如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。
最新精编高中人教版选修3-1高中物理3.6带电粒子在匀强磁场中的运动导学案及解析
36《带电粒子在匀强磁场中的运动》导案【习目标】1、解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动2、会分析带电粒子在匀强磁场中的运动规律【重点难点】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法。
【法指导】认真阅读教材，观察插图，体会分析求解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的方法？【知识链接】1、描述匀速圆周运动的物量及这些物量之间的关系？2、洛仑兹力的方向：用_________定则判定。
注意：（1）判定负电荷运动所受洛仑兹力的方向，应使四指指向电荷运动的方向。
（2）洛仑兹力的方向总是既垂直于又垂直于，即总是垂直于所决定的平面。
3、洛仑兹力的大小：带电粒子q以速度v垂直进入匀强磁场B中，f=【习过程】带电粒子在磁场中运动（不计其它作用）（1）若v//B，带电粒子以速度v做运动（此情况下洛伦兹力F=0）（2）若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做运动。
v2①向心力由洛伦兹力提供：=R②轨道半径公式：R= = 。
1= 。
③周期：T= = ，频率：f=Tv。
角频率：=ω=r说明：T、F和ω的两个特点：①T、f和ω的大小与轨道半径（R）和运动速率（v）无关，只与和有关；q）相同的带电粒子，在同样的匀强磁场中，T、f和ω相同。
[&&&&&]②比荷（m【典型例题】例1、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。
一带电粒子从平板上狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平板上的P点。
已知B、v以及P到O的距离，不计重力，求此粒子的电荷与质量之比。
例2、一个负离子，质量为，电量为q，以速率v垂直于屏S经小孔O射入有匀强磁场的真空室中，磁感应强度B的方向与离子运动方向垂直，并垂直于纸面向里，如图所示。
如果离子进入磁场后经过时间到达P点，则直线OP与离子入射方向之间的夹角θ跟的关系式如何？【训练测试】1．两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中，设r1、r 2为这两个电子的运动轨道半径，T1、T2是它们的运动周期，则( )A．r1＝r2，T1≠T2B．r1≠r2，T1≠T2[]．r1＝r2，T1＝T2D．r1≠r2，T1＝T22．如图所示，带负电的粒子以速度v从粒子P处射出，若图中匀强磁场范围足够大(方向垂直纸面)，则带电粒子的可能轨迹是( )[]A．B．b．c D．d3．一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着又进入匀强磁场区域．设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行，如图中的虚线所示．在图所示的几种情况中，可能出现的是( )[+++++]4．一重力不计的带电粒子以初速度v0(v0<错误！未定义书签。
高中物理 3.6带电粒子在匀强磁场中的运动教案 新人教版选修3-1(2篇)
3.6带电粒子在匀强磁场中的运动一、教材分析本节课的内容是高考的热点之一，不仅要求学生有很强的分析力和运动关系的能力，还要求学生有一定的平面几何的知识，在教学中要多给学生思考的时间二、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。
（二）过程与方法通过带电粒子在匀强磁场中的受力分析，灵活解决有关磁场的问题。
（三）情感、态度与价值观通过本节知识的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新与应用历程。
三、教学重点难点教学重点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹教学难点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹四、学情分析本节教材的内容属于洛仑兹力知识的应用，采用先实验探究，再理论分析与推导的方法。
先实验观察再理论论证比较符合一般学生的认知过程，也可降低学习的难度。
五、教学方法实验观察法、讲述法、分析推理法六、课前准备1、学生的准备：认真预习课本及学案内容2、教师的准备：洛伦兹力演示仪、电源、多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标提问：（1）什么是洛伦兹力？（2）带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？（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？（三）合作探究、精讲点播 1、带电粒子在匀强磁场中的运动介绍洛伦兹力演示仪。
如图所示。
引导学生预测电子束的运动情况。
（1）不加磁场时，电子束的径迹；（2）加垂直纸面向外的磁场时，电子束的径迹；（3）保持出射电子的速度不变，增大或减小磁感应强度，电子束的径迹； （4）保持磁感应强度不变，增大或减小出射电子的速度，电子束的径迹。
教师演示，学生观察实验，验证自己的预测是否正确。
高中物理 第3章 第6节 带电粒子在匀强磁场中的运动(第2课时)学案(新人教版)选修
高中物理第3章第6节带电粒子在匀强磁场中的运动(第2课时)学案(新人教版)选修3、6《带电粒子在匀强磁场中的运动》学案（第2课时：习题课）【学习目标】1、掌握带电粒子在匀强磁场中圆周运动类问题。
2、掌握带电粒子在复合场中的运动问题。
【重点难点】带电粒子在各种场中运动的运动规律及解答技巧【课前预习】带电粒子在电场磁场中的运动带电粒子在电场中的运动带电粒子在磁场中的运动带电粒子在复合场中的运动直线运动：如用电场加速或减速粒子偏转：类似平抛运动，一般分解成两个分运动求解圆周运动：以点电荷为圆心运动或受装置约束运动直线运动（当带电粒子的速度与磁场平行时）圆周运动（当带电粒子的速度与磁场垂直时）半径公式：周期公式：直线运动：垂直运动方向的力必定平衡圆周运动：重力与电场力一定平衡，由洛伦兹力提供向心力一般的曲线运动【预习检测】1、如图所示,空间的某个复合场区域内存在着方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场、质子由静止开始经一加速电场加速后,垂直于复合场的界面进入并沿直线穿过场区,质子从复合场区穿出时的动能为Ek、那么氘核同样由静止开始经同一加速电场加速后穿过同一复合场后的动能Ek′的大小是（）A、Ek′=EkB、Ek′>EkC、Ek′<EkD、条件不足,难以确定2、如图所示，x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场、有两个质量相同，电荷量也相同的带正、负电的离子（不计重力），以相同速度从O点射入磁场中，射入方向与x轴均夹θ角、则正、负离子在磁场中A、运动时间相同B、运动轨道半径相同C、重新回到x轴时速度大小和方向均相同D、重新回到x轴时距O点的距离相3、如图所示，小车A质量为mA=2kg，置于光滑水平面上，初速度为v=14m/s，带电荷量q=0、2C的可视为质点的物体B，质量mB=0、1kg，轻轻放在小车的右端，在它们的周围存在匀强磁场，方向垂直纸面向里，磁感应强度B=0、5T，物体B与小车之间有摩擦力，小车足够长，求（g取10m/s2）：（1）物体B的最大速度；（2）小车A的最小速度；（3）在此过程中产生的内能。