第3章 第6节　洛伦兹力与现代技术—2020-2021学年高中粤教版物理选修3-1学习讲义

第六节　洛伦兹力与现代技术 [学习目标]　1.[物理观念]知道垂直射入匀强磁场的带电粒子在磁场中做匀速圆周运动．　2.[科学思维]会应用公式f＝qvB推导带电粒子做匀速圆周运动的半径、周期公式．(重点)　[科学思维]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、运动问题．(重点、难点)　4.[科学态度与责任]知道回旋加速器、质谱仪的基本构造、原理及用途．(重点) 一、带电粒子在磁场中的运动(如图) 1．实验探究 (1)此装置是洛伦兹力演示仪，它是一个特制的电子射线管，管内下方的电子枪射出的电子束，可以使管内的氢气发出辉光，从而显示出电子的径迹． (2)实验现象 ①当没有磁场作用时，电子的运动轨迹是直线． ②当电子垂直射入磁场时，电子的运动轨迹是圆弧线． ③结论：增大电子的速度时圆周半径增大，增强磁场磁感应强度时，圆周半径减小． 2．带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)洛伦兹力的作用效果 ①洛伦兹力不改变(A.改变　B．不改变)带电粒子速度的大小，或者说洛伦兹力不对(A.对　B．不对)带电粒子做功，不改变(A.改变　B．不改变)粒子的能量． ②洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了充当向心力的作用． (2)运动规律 带电粒子沿着与磁场垂直方向射入匀强磁场中做匀速圆周运动．洛伦兹力提供向心力，即qvB＝m. ①轨道半径：r＝． ②运动周期：T＝． 二、质谱仪和回旋加速器 1．质谱仪 如图所示． (1)P1P2之间的部分就是一个速度选择器，粒子要匀速通过狭缝应有v＝． (2)带电粒子在S0下方区域，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动．其中轨道半径r＝. (3)以上两式消去v得． ＝ (4)测粒子质量的方法：通过测量落在底片上的不同粒子的半径，即可求出带电粒子的荷质比，若已知电量，可求得粒子的质量． (5)质谱线：电荷量相同而质量有微小差别的粒子通过质谱仪打在照相底片的不同位置，底片上形成若干谱线状的细条．每一条谱线对应一定的质量，由此可准确地测出各种同位素的原子量． 2．回旋加速器 (1)主要构造：两个D形盒，两个大型电磁铁． (2)原理图(如图所示) (3)工作原理 磁场的作用：带电粒子垂直磁场方向射入磁场时，受到磁场的洛伦兹力作用而做匀速圆周运动． 交变电压的作用：在两D形盒狭缝间产生周期性变化的电压使带电粒子每经过一次狭缝加速一次． 交变电压的周期(或频率)：与