6.3 洛伦兹力的应用 预学案 2021-2022学年高中物理鲁科版选修3-1

6.3洛伦兹力的应用 【核心素养】　1.理解洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，对带电粒子不做功。(物理观念)2.知道垂直射入匀强磁场的带电粒子将做匀速圆周运动。(物理观念)3.会推导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，并会应用它们解决问题。(科学思维)4.知道质谱仪、回旋加速器的基本构造和原理，知道其在生产、生活中的应用。(科学态度与责任) 【重点难点】 带电粒子在磁场中运动时的受力分析及运动径迹分析 【知识体系梳理】 一、带电粒子在磁场中的运动 1．用洛伦兹力演示仪显示电子的运动轨迹 (1)当没有磁场作用时，电子的运动轨迹为 。 (2)当电子垂直射入匀强磁场中时，电子的运动轨迹为一个 ，所需要的向心力是由 提供的。 (3)当电子斜射入匀强磁场中时，电子的运动轨迹是一条 。 2．带电粒子在洛伦兹力作用下的圆周运动 (1)运动性质： 圆周运动。 (2)向心力：由 提供。 (3)半径：r＝ 。 (4)周期：T＝ ，由周期公式可知带电粒子的运动周期与粒子的质量成正比，与电荷量和磁感应强度成反比，而与 和 无关。 二、回旋加速器和质谱仪 1．回旋加速器 (1)主要构造：两个半圆形 ，两个大型电磁铁。 (2)工作原理(如图所示) ①磁场作用：带电粒子 磁场方向射入磁场时，只在洛伦兹力作用下做 运动，其周期与半径和速率无关。 ②交变电压的作用：在两D形盒狭缝间产生周期性变化的 ，使带电粒子每经过一次狭缝加速一次。 ③交变电压的周期(或频率)：与带电粒子在磁场中做圆周运动的周期(或频率) 。 2．质谱仪 (1)功能：分析各化学元素的 并测量其质量、含量。 (2)工作原理(如图所示) 带电粒子在电场中加速：Uq＝mv2① 带电粒子在磁场中偏转距离为：x＝2r② 在磁场中，轨道半径为： r＝③ 由①②③得带电粒子的比荷：。 ＝ 由此可知，带电离子的比荷与偏转距离x的平方成反比，凡是比荷不相等的离子都被分开，并按比荷顺序的大小排列，故称之为质谱。 【预习效果检测】 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)带电粒子进入磁场一定做匀速圆周运动。 (