六、帶電粒子在磁場中的運動質(zhì)譜儀

1、六、帶電粒子在磁場中的運動質(zhì)譜儀【要點導學】1、本節(jié)學習帶電粒子垂直進入勻強磁場時的運動規(guī)律，應學會推導帶電粒子在勻強 磁場中做勻速圓周運動的半徑公式、周期公式，并會用它們解答有關(guān)問題，知道質(zhì)譜儀 的工作原理和應用。2、帶電粒子以垂直于磁場的速度進入磁場時，根據(jù)左定則粒子所受的洛倫茲力既垂直于方向、又垂直于 方向，即洛倫茲力垂直于速度方向、磁感應強度方向所構(gòu)成的平面，沒有任何力驅(qū)使粒子離開洛倫茲力和速度構(gòu)成的平面.又因為洛倫茲力 對帶電粒子不做功，根據(jù)動能定理，粒子的動能不變，即速度大小不變，洛倫茲力僅在不斷改變粒子的速度 ，粒子做半徑公式為 ,周期為的勻速圓周運動。3、 粒子的 之比叫做比荷

2、，比荷是帶電粒子的一種基本屬性，質(zhì)譜 儀是測定帶電粒子比荷的重要儀器，利用質(zhì)譜儀可以精確測定某種元素的原子量，區(qū)分同位素.【范例精析】例1、有一圓形邊界的勻強磁場區(qū)域,一束質(zhì)子流以不同的速率,沿半徑方向射入磁場，質(zhì)子在磁場中【A.路程長的運動時間長B】.速率小的運動時間短C.偏轉(zhuǎn)角度大的運動時間長D .運動的時間有可能無限長由圓周上的同一點,解析：質(zhì)子在圓形磁場中走過一段圓弧后離開圓形磁場區(qū)圖 15-6-1域，如圖 15-6-1所示，由幾何關(guān)系可知ABO O四點共圓，tan二=R/r=BqR/mv，質(zhì)子在磁場中運動的時間為t=2二T/2 n =二T/n ,由于周期不變，所以在磁場中的運動時間與

3、二成正比.當質(zhì)子 的速度較小時，對應的 v較大，即運動時間較長；粒子偏轉(zhuǎn)角度大時對應的運動時間也 長，由于質(zhì)子最終將離開圓形磁場，所以在磁場中運動的時間不可能無限長，本題的正 確選項是BC拓展：粒子在圓形磁場中的運動時間到底由什么因素決定？應養(yǎng)成配圖分析的習 慣、推導粒子在磁場中運動時間的決定因素，在這個基礎(chǔ)上再對各個選項作出判斷。例2、:-粒子（；H e ）和氘核（2H ）垂直于磁感線方向進入同一勻強磁場中, 它們作勻速圓周運動的半徑相同，其原因可能是它們【】A.進入磁場的初速度相同B.進入磁場的初動能相同C.入磁場的初動量相同D.進入磁場前均由靜止起經(jīng)同一電場加速解析： 根據(jù)Bqv二m得半

4、徑公式為 r二巴二上二2代，如果v相同，rBq Bq Bq則r = m/q ,:粒子和氘核的荷質(zhì)比是相同的， 所以r相同，答案A是正確的；如果初 動能相同，貝U r - . m / q，由于粒子和氘核的q2/m不相同，所以r不相同，答案B 是錯誤的；如果初動量相同，則r二q，由于:粒子和氘核的電量不相同， 所以r不相同，答案C是錯誤的；當進入磁場前均由靜止起經(jīng)同一電場加速時,r二笑Bq1 2mU mB q 1q顯然r相同.本題的正確選項是AD.拓展：本題涉及的知識有動能、動量、粒子的比荷、帶電粒子在電場中的加速等，涉及的運算技能主要是比值法運算，公式的變形等，學習過程中應注重邏輯推理能力的培養(yǎng)。例3、如圖15-6-2所示，在y= 65X 1.66-27X 10 kg。八、1.B&帶電粒子在磁場中的運動質(zhì)譜儀2. BD 3 . D 4 . C