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第三章磁場(chǎng)第6節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)11、〖知識(shí)回顧〗請(qǐng)思考后回答以下問題(1)洛倫茲力的表達(dá)式:
。
(2)洛倫茲力的方向的判斷方法:
。(3)洛倫茲力的作用效果:
。
只改變速度的方向,不改變速度的大小。左手定則2、請(qǐng)思考并回答以下三個(gè)問題(問題1)若不加磁場(chǎng)時(shí),粒子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。(問題2)若在空間加勻強(qiáng)磁場(chǎng),粒子平行磁場(chǎng)方向射入,猜測(cè)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),并分析其原因?(問題3)若在空間加勻強(qiáng)磁場(chǎng),粒子垂直磁場(chǎng)方向射入,猜測(cè)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),并分析其原因?問題3:1、粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件?2、洛倫茲力的特點(diǎn)?所以:帶電粒子將在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力來(lái)提供向心力。3、請(qǐng)獨(dú)立完成下面問題一質(zhì)量為m,帶電量為q的帶電粒子以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,請(qǐng)用學(xué)過的知識(shí)推導(dǎo)出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式。
1、圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r
2、圓周運(yùn)動(dòng)的周期T
請(qǐng)根據(jù)推導(dǎo)結(jié)果,結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)分析以下問題。①半徑r與哪些因素有關(guān)?②周期T與哪些因素有關(guān)?背景資料:在粒子物理研究中,可以讓粒子通過云室、氣泡室等裝置,顯示它們的運(yùn)動(dòng)徑跡。如果在云室、氣泡室中施加勻強(qiáng)磁場(chǎng),可以看到帶電粒子運(yùn)動(dòng)的圓形徑跡。
思考:(1)不同帶電粒子的軌跡半徑為什么不同?(2)同一條軌跡上為什么曲率半徑會(huì)越來(lái)越小呢?
4、請(qǐng)小組討論:
能否從剛才分析的氣泡室中帶電粒子的徑跡得到啟發(fā),設(shè)計(jì)一個(gè)儀器,將帶電量和質(zhì)量不同的帶電粒子分開?請(qǐng)獨(dú)立完成下面內(nèi)容:設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正粒子,從容器A下方的小孔S1飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng),然后經(jīng)過S3沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,最后打到照相底片D上,求:a:粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率。b:粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。高速α粒子N原子核O原子核H質(zhì)子學(xué)習(xí)目標(biāo)3背景材料:在原子物理學(xué)上研究原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí),常用的方法是用高能量的粒子作為“炮彈”去轟擊原子核,比如說(shuō),用α粒子轟擊氮原子核,會(huì)將原子核中的質(zhì)子打出,但需將α粒子加速到非常大的速度(幾十MeV的能量)。小組討論:請(qǐng)同學(xué)們分析討論用什么方法能使帶電粒子獲得如此大的速度?多級(jí)直線加速器工作原理最長(zhǎng)的直線加速器小組討論2:請(qǐng)同學(xué)們分析討論,能否設(shè)計(jì)一個(gè)裝置,讓帶電粒子在加速后又轉(zhuǎn)回來(lái)被第二次加速,讓粒子反復(fù)被加速,這樣既能獲
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