《带电粒子在匀强磁场中运动两个课时(上课用讲)课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带电粒子在匀强磁场中运动两个课时(上课用讲)课件（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、带电粒子在匀强磁场中的运动,猜想与假设,洛伦兹力演示器,实验：,判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向：,匀速直线运动,F,F=0,带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）,匀速圆周运动,+,V,F,+,V,F,判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向：,匀速直线运动,F,F=0,匀速圆周运动,粒子运动方向与磁场有一夹角（大于0度小于90度）轨迹为螺线,带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）,一、带电粒子运动轨迹的半径,思路: 带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。,例1：一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场粒子的一段径迹如下图所示径
2、迹上的每一小段都可近似看成圆弧由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)从图中情况可以确定,A粒子从a到b，带正电 B粒子从a到b，带负电 C粒子从b到a，带正电 D粒子从b到a，带负电,C,二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期,同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度有关系吗？,2v,T=2m/eB,例 2、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂直于磁场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？,两个电子同时回到原来的出发点,轨道半径与粒子射入的速度成正比,v,两个电子轨道半径如何？,1. 一束带电粒子以同一速度，并从同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的
3、轨迹如图所示.粒子q1的轨迹半径为r1，粒子q2的轨迹半径为r2，且r22r1，q1、q2分别是它们的带电量.则 q1 带_电、q2带_电，荷质比之比为 q1/m1 : q2/m2 _.,2:1,正,负,解: r=mv/qB,q/m=v/Br1/r,q 1/m1 : q2 /m2 = r2/r1 = 2:1,返回,2. 如图所示，水平导线中有稳恒电流通过，导线正下方电子初速度方向与电流方向相同，其后电子将 ( ) (A)沿a运动，轨迹为圆； (B)沿a运动，曲率半径越来越小； (C)沿a运动，曲率半径越来越大； (D)沿b运动，曲率半径越来越小.,C,返回,小结：带电粒子在无界匀强磁场中的运动
4、,F洛=0 匀速直线运动,F洛=Bqv 匀速圆周运动,F洛=Bqv 等距螺旋（090）,在只有洛仑兹力的作用下,30,1.圆心在哪里? 2.轨迹半径是多少?,思考,O,B,v,例3：,r=d/sin 30o =2d,r=mv/qB,t=（ 30o /360o）T= T/12,T=2 m/qB,小结：,r,t/T= 30o /360o,A,=30,v,qvB=mv2/r,3、偏转角=圆心角,1、两洛伦兹力的交点即圆心,2、偏转角：初末速度的夹角。,4.穿透磁场的时间如何求？,3.圆心角 =?,f,f,带电粒子在磁场中运动情况研究,1、找圆心：方法 2、定半径： 3、确定运动时间：,注意：用弧度表
5、示,应用,可见半径不同意味着比荷不同，意味着它们是不同的粒子,这就是质谱仪的工作原理,一、质谱仪原理分析,一、质谱仪原理分析,1、质谱仪:是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具,2、工作原理将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一 电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子质量不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类,1加速原理： 利用加速电场对带电粒子做正功使 带电粒子的动能增加。,二.加速器,直线加速器,2直线加速器（多级加速） 如图所示是多级加速装置的原理图：,二.加速器,Ek=q（U1+U2+U3+U4+Un）,直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速
6、器受到一定的限制。,斯坦福大学的加速器,1932年,美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器， 从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖,回旋加速器,回旋加速器,1、作用：产生高速运动的粒子,2、原理,用磁场控制轨道、用电场进行加速,a,b,回旋加速器,交变电场的周期和粒子的运动周期 T相同-保证粒子每次经过交变电场时都被加速,解：当粒子从D形盒出口飞出时，粒子的运动半径=D形盒的半径,回旋加速器,粒子加速的最大速度由盒的半径决定,回旋加速器,问题6：D越大，EK越大，是不是只要D不断增大， EK 就可以无限制增大呢?,回旋加速器加速的带电粒子, 能量达到25 MeV 30 MeV后，就很难再加速了。,最终能量为,美国费米实验室加速器,在磁场中做圆周运动,周期不变 每一个周期加速两次 电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同 电场一个周期中方向变化两次 粒子加速的最大速度由盒的半径决定 电场加速过程中,时间极短,可忽略,结论,.关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是：,(A),
