高二物理带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计

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片D上.

(1)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。

解：（1）粒子在S1区做初速度为零的匀加速直线运动.由动能定理知，粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功，即 mv2?qu

由此可得v=2qu/m.

（2）粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提

v2供，即 qvB?m

r12所以粒子的轨道半径为 r=mv/qB=2mu/qB2

［教师讲解］r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或算出质量。

例题给我们展示的是一种十分精密的仪器------质谱仪 质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.---

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例题3、如图所示为质谱仪的原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向水平向右．已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的

H点．可测量出G、H间的距离为l．带电粒子的重力可忽略不计．求： （1）粒子从加速电场射出时速度v的大小．

（2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向． （3）偏转磁场的磁感应强度B2的大小． （三）对本节要点做简要小结. （四）课后作业：

完成“问题与练习”1、2、3作业。