《甘肃省武威第十八中学人教版高中物理选修3-1课件：3-6带电粒子在匀强磁场中的运动3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《甘肃省武威第十八中学人教版高中物理选修3-1课件：3-6带电粒子在匀强磁场中的运动3（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.6带电粒子在匀强磁场中的运动,例3图中S为离子源，发出电量q=1.610-19C的正离子(初速可忽略)，K为加速电极，正离子经Usk=1000V加速后沿O1O2方向射入半径r0=2.64cm、磁感应强度B = 0.1T的匀强磁场区域。射出磁场时的方向偏转60角打在屏上P点，试求正离子的质量和在磁场中运动的时间。,解：在加速电场中由动能定理,得,o,由几何关系,得,由牛顿第二定律,得,代入数据得m=1.6710-27kg,圆的周期,由图得=60,在磁场中运动的时间,代入数据得t=1.110-7s,【巩固训练】 2如图所示，在虚线所围的圆形区域内有方向垂直圆面向里的匀强磁场，有一束速率各不相同
2、的质子从边缘A处沿半径方向射入磁场区域。下面关于质子在磁场中运动的说法中正确的是( ) A运动时间越长的质子，其在磁场中的轨迹也越长 B运动时间越长的质子，其在磁场中的轨迹所对圆心角也越大C运动时间越长的质子，离开磁场的速率也越大D运动时间越长的质子，射出磁场时速度方向偏转也越大,周期相同,半径不同,BD,【巩固训练】 3空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界。一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射。这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子.不计重力。下列说法正确的是（） A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一
3、定不同 B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 C在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同 D在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大,周期相同,半径不同,BD,例4长为L，间距也为L的两平行金属板间有垂直向里的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B。今有质量为m、带电量为q的正离子从平行板左端中点以平行于金属板的方向射入磁场，欲使离子不打在极板上，入射离子的速度大小应满足什么样的条件？,此类题目往往有“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语，关键方法是：找准临界点。借助半径R和速度v(或磁场B)之间的约束关系进行动态运动轨迹分析，确定轨迹圆和边界的关系，找出临界点，然后利
4、用数学方法求解极值。,解：粒子恰从左边界出去，由几何关系得r1=L/4,由牛顿第二定律,得,粒子恰从右边界出去，由几何关系得,由牛顿第二定律,得,入射离子的速度大小应满足,或,【巩固训练】 1如图所示，在第象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速率与x轴成30角的方向从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间之比为() A12 B21 C1 D11,120,60,B,例5一磁场宽度为L，磁感应强度为B，如右图所示，一电荷质量为m、带电荷量为q，不计重力，以某一速度(方向如图)射入磁场。若不使其从右边界飞出，则电荷的速度应为多大？,例6在真空中，半径r3102 m的圆形区
5、域内有匀强磁场，方向如图所示，磁感应强度B0.2 T，一个带正电的粒子以初速度v01106 m/s从磁场边界上直径ab的一端a射入磁场，已知该粒子的比荷1108 C/kg，不计粒子重力。 (1)求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径； (2)若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角，求入射时v0与ab的夹角及粒子的最大偏转角。,解：（1）由牛顿第二定律,得,质谱仪 构造：如图所示，由粒子源、加速电场、 偏转磁场和照相底片等组成,用途：质谱仪是一种测量带电粒子质量和分离同位素的仪器,解：在加速电场中由动能定理,得,在偏转磁场中由牛顿第二定律,得,直线加速器,加速原理： 利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子
6、的动能增加。,直线加速器（多级加速） 如图所示是多级加速装置的原理图：,多级直线加速器有什么缺点？,google卫星上拍摄的美国斯坦福大学的直线型加速器,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器受到一定的限制。,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,结构： 两个D形盒及两个大磁极 D形盒间的狭缝 高频交流电,回旋加速器,工作原理： （1）电场对粒子加速（狭缝）。 （2）磁场对粒子偏转（D形盒）。 （3）匀速圆周运动周期与运动速率无关、 加速电场周期与圆周运动周期相同。(经过狭缝的加速
7、时间很短可忽略) （4）粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。 （5）由于狭义相对论的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。,回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f。则下列说法正确的是（ ） A质子被加速后的最大速度不可能超过2fR B质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 D
8、不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速粒子,AB,电偏转和磁偏转,速度选择器,在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。试证明带电粒子具有速度v=E/B时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。,磁流体发电机,磁流体发电是一项新兴技术，图示是它的示意图。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。求：图中A、B板哪
9、一个是电源的正极？若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，这个发电机的电动势是多大？,流量Q(m3/s)：单位时间流过液体的体积 在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上的ab两点间的电压Uab，就可以知道管中液体的流量,电磁流量计,原理：ab间通电流I，测cd间电势差，根据该装置在已知磁场中已经定出的标度，即可通过测U确定B的大小。,磁强计,测金属导体内的自由电子密度 上下表面间的静电场对电荷的静电力方向与洛伦兹力方向相反。当静电力与洛伦兹力平衡时，导体上下表面间形成稳定的电势差。,霍尔效应,
