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1、 处理带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，常见处理带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，常见的三种关系：的三种关系： 1、偏向角、偏向角 = 圆心角圆心角 = 弦切角的弦切角的2倍。倍。 2、从、从同一边界射入同一边界射入的粒子，从的粒子，从同一边界射出同一边界射出时，时，速度与边界的夹角相等。速度与边界的夹角相等。 3、在、在圆形磁场区域圆形磁场区域内，沿内，沿径向射入径向射入的粒子，必的粒子，必沿沿径向射出径向射出。（径向：沿半径方向）。（径向：沿半径方向）二、画轨迹，找圆心二、画轨迹，找圆心 带电带电粒子在磁粒子在磁场场中运中运动动受力分析受力分析时时，应应注意重力是否考注意重力是否考虑虑：
2、电电子、子、质质子等一般不子等一般不计计重力；重力；带电带电小球、小球、尘尘埃、液滴等埃、液滴等带电带电物体一般要考物体一般要考虑虑重力。重力。 1 1、如如图图所所示示，在在半半径径为为R R 的的圆圆的的范范围围内内，有有匀匀强强磁磁场场，方方向向垂垂直直圆圆所所在在平平面面向向里里一一带带负负电电的的质质量量为为m m电电量量为为q q粒粒子子，从从A A点点沿沿半半径径AOAO的的方方向向射射入入，并并从从C C点点射射出出磁磁场场AOCAOC120120o o则此粒子在磁场中运行则此粒子在磁场中运行的时间的时间t t_( (不计重力不计重力) ) ABRvvO120120C60odB
3、ev2 2、如图所示，一束电子（电量为、如图所示，一束电子（电量为e)e)以速度以速度V V垂垂直射入磁感应强度为直射入磁感应强度为B B、宽度为、宽度为d d的匀强磁场，的匀强磁场，穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为夹角为30300 0。求电子的质量。求电子的质量m moMN 例例4一磁一磁场宽场宽度度为为L，磁感，磁感应应强强度度为为B，如，如图图3612所示，一所示，一电电荷荷质质量量为为m，带电带电荷量荷量为为q，不，不计计重力，以一速重力，以一速度度(方向如方向如图图)射入磁射入磁场场。若不使其从右。若不使其从右边边界界飞飞出，出，则电
4、则电荷的速度荷的速度应为应为多大？多大？ 图图3612 思路点思路点拨拨电电荷不从右荷不从右边边界界飞飞出的出的临临界条件是粒子界条件是粒子到达右到达右边边界界时时速度方向恰好与速度方向恰好与边边界平行。界平行。 自学教材自学教材 1同位素同位素 原子序数原子序数 、原子、原子质质量量 的原子。的原子。 2质谱仪质谱仪 如如图图364所示。所示。 (1)P1P2之之间间的部分就是一个的部分就是一个 ，粒子要匀速，粒子要匀速通通过过狭狭缝应缝应有有v 。相同相同不同不同速度速度选择选择器器图图364匀速圆周运动匀速圆周运动2图图365是是质谱仪质谱仪的工作原理示意的工作原理示意图图。 带电带电粒
5、子被加速粒子被加速电场电场加速后，加速后，进进入速度入速度 选择选择器。速度器。速度选择选择器内相互正交的匀器内相互正交的匀强强 磁磁场场和匀和匀强强电场电场的的强强度度分分别为别为B和和E。平板。平板S上有可上有可让让粒粒 子通子通过过的狭的狭缝缝P和和记录记录粒子位置的胶片粒子位置的胶片A1A2。平板。平板S下方下方 有有强强度度为为B0的匀的匀强强磁磁场场。下列表述。下列表述错误错误的是的是 ()图图365A质谱仪质谱仪是分析同位素的重要工具是分析同位素的重要工具B速度速度选择选择器中的磁器中的磁场场方向垂直方向垂直纸纸面向外面向外C能通能通过过狭狭缝缝P的的带电带电粒子的速率等于粒子的
6、速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝缝P，粒子的荷，粒子的荷质质比越小比越小D 自学教材自学教材 1构造构造 (1)核心部分：两个核心部分：两个D形盒，置于巨大磁形盒，置于巨大磁铁铁之之间间的真空容器中，如的真空容器中，如图图366所示。所示。 (2)粒子源：放于窄粒子源：放于窄缝缝中心附近。中心附近。 (3)磁磁场场：方向垂直于金属盒底面。：方向垂直于金属盒底面。 (4)电场电场：两盒分：两盒分别别接在周期性接在周期性变变化的化的 的两极的两极上，窄上，窄缝缝中形成方向可中形成方向可变变的加速的加速电场电场，方向垂直于窄，方向垂直于窄缝缝。 图图366交
7、交变电变电源源 2工作原理及工作工作原理及工作过过程程 (1)工作原理：利用工作原理：利用电场对带电电场对带电粒子的粒子的加速加速作用和磁作用和磁场对带场对带电电粒子的粒子的 作用，作用，实现实现通通过过多次加速多次加速获获得高能量的得高能量的带电带电粒子。粒子。 (2)工作工作过过程：从位于两程：从位于两D形盒的形盒的缝缝隙中央隙中央处处的粒子源放射的粒子源放射出的出的带电带电粒子，粒子，经经两两D形盒形盒间间的的电场电场 后，垂直磁后，垂直磁场场方向方向进进入某一入某一D形盒内，在洛形盒内，在洛伦兹伦兹力的作用下做力的作用下做 ，经经磁磁场场偏偏转转半个周期后又回到半个周期后又回到缝缝隙。
8、此隙。此时缝时缝隙隙间间的的电场电场方向恰好改方向恰好改变变，带电带电粒子在粒子在缝缝隙中再一次被加速，以更大的速度隙中再一次被加速，以更大的速度进进入另一入另一D形盒做匀速形盒做匀速圆圆周运周运动动这样这样，带电带电粒子不断地被加速，直粒子不断地被加速，直至至带电带电粒子在粒子在D形盒沿螺旋形盒沿螺旋轨轨道逐道逐渐趋渐趋于盒的于盒的边缘边缘，达到，达到预预期期的速率后，用特殊装置把它的速率后，用特殊装置把它们们引出。引出。偏偏转转加速加速匀速匀速圆圆周运周运动动 重点诠释重点诠释 3.(双双选选)1930年年劳伦劳伦斯制成了世界上第一台斯制成了世界上第一台 回旋加速器，其原理如回旋加速器，其原理如图图367所示。所示。 这这台加速器由两个台加速器由两个铜质铜质D形盒形盒D1、D2构成，构成， 其其间间留有空隙，下列留有空隙，下列说说法正确的是法正确的是() A离子由加速器的中心附近离子由加速器的中心附近进进入加速器入加速器 B离子由加速器的离子由加速器的边缘进边缘进入加速器入加速器 C离子从磁离子从磁场场中中获获得能量得能量 D离子从离子从电场电场中中获获得能量得能量图图367AD
