2019-2020年新課標人教版3-1選修三3.6《帶電粒子在勻強磁場中的運動》WORD教案5.doc

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2019 2020 年新課標人教版 3 1 選修三 3 6 帶電粒子在勻強磁場中 的運動 WORD 教案 5 學習目標 1 知道質(zhì)譜儀的工作原理 2 知道回旋加速器的基本構造 工作原理 及用途 重點難點 帶電粒子在回旋加速器中的運動情況分析 要點導學 1 質(zhì)譜儀由靜電加速極 速度選擇器 顯示屏等組成 2 試述質(zhì)譜儀的工作原理 3 回旋加速器核心部件為 加勻強磁場 和 加交變電場 4 回旋加速器加速原理 典型例題 1 質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具 它的構造原理如圖所示 離 子源 S 生帶電量為 q 的某種正離子 離子產(chǎn)生出米時的速度很小 可以看作是靜止的 離 子經(jīng)過電壓 U 加速后形成離子束流 然后垂直于磁場方向進入磁感應強度為 B 的勻強磁場 沿著半圓周運動而到達記錄它的照相底片 P 上 實驗測得 它在 P 上的位置到入口處 S1 的距 離為 a 離子束流的電流為 I 請回答卜列問題 1 在時間 t 內(nèi)射到照相底片 P 上的離子的數(shù)目為 It q 2 單位時間穿過入口處 S1 離子束流的能量為 UI 3 試證明這種離子的質(zhì)量為 2 用一回旋加速質(zhì)子 半圓形 D 盒電極半徑為 0 532m 盒內(nèi)磁感應強度 B 1 64T 已知 質(zhì)子的質(zhì)量 m 1 67 10 27 電量 q 1 6 10 19C 試求 所需高頻交流電壓的頻率為多少 質(zhì)子能達到的最大能量是多少 3 目前世界上正在研究的新型發(fā)電機磁流體發(fā)電機的原理如圖所示 設想在相距為 d 且足 夠長的甲 乙兩金屬板間加有垂直紙面向里 磁感應強度為 B 的勻強磁場 兩板通過電鍵 和燈泡相連 將氣體加熱到使之高度電離 由于正負電荷一樣多 且?guī)щ娏烤鶠?q 故稱為等 離子體 將其以速度 V 噴入甲 乙兩板之間 這時甲 乙兩板就會聚集電荷 產(chǎn)生電壓 它可 以直接把內(nèi)能轉化為電能 試問 1 圖中哪個極板是發(fā)電機的正極 2 發(fā)電機的電動勢多 大 3 設噴入兩極間的離子流每立方米有 n 對一價正負離子 等離子體的截面積為 S 則發(fā) 電機的最大功率多大 答案 1 甲 2 Bdv 3 2ndqSBv 2 4 如圖所示 回旋加速器 D 型盒的半徑為 R 勻強磁場的磁感 應強度為 B 高頻電場的電壓為 U So 為粒子源 S 為引出口 若被加速粒子的質(zhì)量為 m 電荷量為 q 設粒子加速時質(zhì)量不 變 且不考慮粒子從粒子源出來時具有的能量 求 外加電場的變化周期為多少 粒子從加速器中射出時所具有的能量 粒子在加速器中被加速的時間共為多少 高考鏈接 如圖所示 矩形管長 L 寬為 d 高為 h 上下兩平面是絕緣體 相距為 d 的兩側面是導 體 并用粗導線 MN 相連 令電阻率為 的水銀充滿管口 源源不斷地流過該矩形管 已知水 銀勻速通過管子的速度與管子兩端的壓強成正比 且當管兩端壓強差為 p 時 水銀的流速為 v0 今在矩形管所在的區(qū)域加一與管子的上下平面垂直的勻強磁場 磁場的磁感應強度為 B 圖中未畫出 待穩(wěn)定后 求水銀在管中的流速 答案