2019-2020年新课标人教版3-1选修三3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》WORD教案5.doc

2019 2020 年新课标人教版 3 1 选修三 3 6 带电粒子在匀强磁场中 的运动 WORD 教案 5 学习目标 1 知道质谱仪的工作原理 2 知道回旋加速器的基本构造 工作原理 及用途 重点难点 带电粒子在回旋加速器中的运动情况分析 要点导学 1 质谱仪由静电加速极 速度选择器 显示屏等组成 2 试述质谱仪的工作原理 3 回旋加速器核心部件为 加匀强磁场 和 加交变电场 4 回旋加速器加速原理 典型例题 1 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具 它的构造原理如图所示 离 子源 S 生带电量为 q 的某种正离子 离子产生出米时的速度很小 可以看作是静止的 离 子经过电压 U 加速后形成离子束流 然后垂直于磁场方向进入磁感应强度为 B 的匀强磁场 沿着半圆周运动而到达记录它的照相底片 P 上 实验测得 它在 P 上的位置到入口处 S1 的距 离为 a 离子束流的电流为 I 请回答卜列问题 1 在时间 t 内射到照相底片 P 上的离子的数目为 It q 2 单位时间穿过入口处 S1 离子束流的能量为 UI 3 试证明这种离子的质量为 2 用一回旋加速质子 半圆形 D 盒电极半径为 0 532m 盒内磁感应强度 B 1 64T 已知 质子的质量 m 1 67 10 27 电量 q 1 6 10 19C 试求 所需高频交流电压的频率为多少 质子能达到的最大能量是多少 3 目前世界上正在研究的新型发电机磁流体发电机的原理如图所示 设想在相距为 d 且足 够长的甲 乙两金属板间加有垂直纸面向里 磁感应强度为 B 的匀强磁场 两板通过电键 和灯泡相连 将气体加热到使之高度电离 由于正负电荷一样多 且带电量均为 q 故称为等 离子体 将其以速度 V 喷入甲 乙两板之间 这时甲 乙两板就会聚集电荷 产生电压 它可 以直接把内能转化为电能 试问 1 图中哪个极板是发电机的正极 2 发电机的电动势多 大 3 设喷入两极间的离子流每立方米有 n 对一价正负离子 等离子体的截面积为 S 则发 电机的最大功率多大 答案 1 甲 2 Bdv 3 2ndqSBv 2 4 如图所示 回旋加速器 D 型盒的半径为 R 匀强磁场的磁感 应强度为 B 高频电场的电压为 U So 为粒子源 S 为引出口 若被加速粒子的质量为 m 电荷量为 q 设粒子加速时质量不 变 且不考虑粒子从粒子源出来时具有的能量 求 外加电场的变化周期为多少 粒子从加速器中射出时所具有的能量 粒子在加速器中被加速的时间共为多少 高考链接 如图所示 矩形管长 L 宽为 d 高为 h 上下两平面是绝缘体 相距为 d 的两侧面是导 体 并用粗导线 MN 相连 令电阻率为 的水银充满管口 源源不断地流过该矩形管 已知水 银匀速通过管子的速度与管子两端的压强成正比 且当管两端压强差为 p 时 水银的流速为 v0 今在矩形管所在的区域加一与管子的上下平面垂直的匀强磁场 磁场的磁感应强度为 B 图中未画出 待稳定后 求水银在管中的流速 答案