帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動VIP

1、編輯ppt編輯ppt知識回顧知識回顧F洛洛F洛洛F洛洛F洛洛1、洛倫茲力的方向和大小如何確定？2、洛倫茲力有什么特點(diǎn)？ 例題：判斷下列圖中的帶電粒子所受洛倫茲力的大小和方向(粒子電荷量q，重力不計)思考：上圖中帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中將做什么運(yùn)動？思考：上圖中帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中將做什么運(yùn)動？無洛倫茲力無洛倫茲力勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動編輯ppt勵磁電流調(diào)節(jié)擋：勵磁電流調(diào)節(jié)擋：改變磁場強(qiáng)弱改變磁場強(qiáng)弱加速極電壓調(diào)節(jié)擋：加速極電壓調(diào)節(jié)擋：改變電子發(fā)射速度改變電子發(fā)射速度洛倫茲力演示器演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)?zāi)茉趦删€圈之間能在兩線圈之間產(chǎn)生平行于兩線產(chǎn)生平行于兩線圈中心的連線的圈中心的連線的勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場編

2、輯ppt+編輯ppt1.帶電粒子運(yùn)動軌跡的半徑r勻強(qiáng)磁場中帶電粒子運(yùn)動軌跡的半徑與哪些因素有關(guān)？思路: 帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力洛倫茲力提供向心力?？梢姲霃絩與速度V、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、粒子的比荷有關(guān)rvmqv2BqBmvr 一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動動 沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場中沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場中做做勻速圓周運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動。編輯ppt2.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動時周期TBTmvrTqm2qBvr2可知結(jié)合根據(jù)同一個粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期與速度無關(guān)編輯ppt在粒子

3、物理學(xué)的研究中，為了看清粒子運(yùn)動的徑跡，經(jīng)常讓粒子通過“云室”，“氣泡室”等裝置。上圖為帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的云室照片思考：1、不同粒子徑跡半徑為什么不一樣？ 2、同一徑跡半徑為什么越來越?。烤庉媝pt例1：一個帶電粒子，沿垂直于磁場的方向射入一勻強(qiáng)磁場粒子的一段徑跡如下圖所示徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小(帶電量不變)從圖中情況可以確定（ ）A粒子從a到b，帶正電B粒子從a到b，帶負(fù)電C粒子從b到a，帶正電D粒子從b到a，帶負(fù)電 C編輯ppt.B.-e2vT=2m/qB例 2、勻強(qiáng)磁場中，有兩個電子分別以速率v和2v沿垂直于 磁場方向運(yùn)動

4、，求：veBmvr兩個電子同時回到原來的出發(fā)點(diǎn)運(yùn)動周期和電子的速率無關(guān)軌道半徑與粒子射入的速度成正比v-e(2)兩個電子軌道半徑如何？(1)哪個電子先回到原來的出發(fā)點(diǎn)？編輯ppt帶電粒子在帶電粒子在無界無界勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動F洛洛=0勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動F洛洛=Bqv勻速圓周運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動F洛洛=Bqv等距螺旋（等距螺旋（090）V/BVBv與與B成成角角mVRqB2 mTqB在只有洛洛侖侖茲茲力力的作用下編輯ppt 例題：一個質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從容器A下方的小孔S1 飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為0，然后經(jīng)過S3 沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B

5、的勻強(qiáng)磁場中，最后打到照相底片D上 （1）求粒子進(jìn)入磁場時的速率。（2）求粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑。課本課本P100編輯pptmq2vqUmv212U可得：qmU2B1rvqmvrrvmqv,v22可得：代入洛侖茲力提供向心力垂直進(jìn)入磁場）以速度（BB 可見半徑不同意味著比荷不同，意味著它們是不同的粒子這就是質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀的工作原理解：解：(1)(1)帶電粒子在帶電粒子在S1S1和和S2S2之間運(yùn)動，之間運(yùn)動， 電場力做功獲得動能電場力做功獲得動能編輯ppt二、質(zhì)譜儀原理分析二、質(zhì)譜儀原理分析1、質(zhì)譜儀：是測量帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具。2、工作原理：將質(zhì)量不等、電荷數(shù)相等的帶電粒子經(jīng)

6、同一電場加速再垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場,由于粒子質(zhì)量不同,引起軌跡半徑不同而分開，進(jìn)而分析某元素中所含同位素的種類。質(zhì)譜儀最初是由湯姆生的學(xué)生阿斯頓設(shè)計的，他用質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)了氖20和氖22，證實(shí)了同位素是存在。編輯ppt質(zhì)譜儀的兩種裝置均可測定荷質(zhì)比質(zhì)譜儀的兩種裝置均可測定荷質(zhì)比帶電粒子質(zhì)量m,電荷量q,由電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,設(shè)軌道半徑為r,則有：NUOMB221mvqU rmvqvB2 可得：可得：222rBUmq 帶電粒子質(zhì)量m,電荷量q,以速度v穿過速度選擇器(電場強(qiáng)度E，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1),垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場.設(shè)軌道半徑為r,則有：MB2EB1NqE=

7、qvB1rmvqvB22 可得：可得：rBBEmq21編輯ppt加速原理： 利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電粒子的動能增加。三、粒子加速器三、粒子加速器qUmv212 要了解原子核的內(nèi)部情況，需要用高速粒子轟擊原子核將其打開，這就需要用加速器對粒子進(jìn)行加速。mqU2 v 編輯ppt如圖所示是多級加速裝置的原理圖： 據(jù) ，要獲得速度足夠快的粒子,必須有足夠高的電壓,但產(chǎn)生過高的電壓在技術(shù)上很困難,于是,人們采用多級加速的方法.)q(Umv21n3212UUU mUUUn)Uq2 v321 （mqU2v 編輯ppt多級直線加速器有什么缺點(diǎn)？多級直線加速器有什么缺點(diǎn)？編輯ppt編輯ppt 1932

8、年,美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了從而使人類在獲得具有較高能量的粒子方面邁進(jìn)了一大步。為此，勞倫斯榮獲了1939年諾貝爾物理學(xué)獎。編輯ppt編輯ppt1、作用：產(chǎn)生高速運(yùn)動的粒子2、原理：用磁場控制軌道、用電場進(jìn)行加速+- +-編輯ppt不變無關(guān)、與TrvqBmT2編輯ppt編輯ppt2DqBmv mqBDv2 編輯ppt2DqBmv 221mvEK mDBqEK8222 編輯pptD越大，越大，EK越大，是不是只要越大，是不是只要D不斷增大，不斷增大， EK 就可以無限制增大呢就可以無限制增大呢?mDBqEK8222編輯ppt超大型粒子回旋加速器超大型粒子回旋加速器編輯ppt編輯ppt2.交變電場

9、的周期和粒子的運(yùn)動周期T相同-保證粒子每次經(jīng)過交變電場時都被加速1. 粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動周期不變qBmT23.帶電粒子每經(jīng)電場加速一次,回旋半徑就增大一次,每次增加 的動能為qUEK4.粒子加速的最大速度由盒的直徑?jīng)Q定mqBDv2max5.粒子獲得的最大動能mDBqEK8222編輯ppt.關(guān)于回旋加速器的工作原理，下列說法正確的是( )A、電場用來加速帶電粒子，磁場則使帶電粒子回旋B、電場和磁場同時用來加速帶電粒子C、同一加速器，對某種確定的粒子，它獲得的最大動能由加速電壓決定D、同一加速器，對某種確定的粒子，它獲得的最大動能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B決定和加速電壓決定A編輯ppt2回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電兩極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的勻強(qiáng)電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速兩D形金屬盒處于垂直于盒底面的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，設(shè)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D形金屬盒的半徑為R，狹縫間的