高二物理《带电粒子在匀强磁场中的运动(第二课时)》讲述.ppt

如图所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感强度为B，一带正电的粒子以速度v从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ，若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L，求该粒子的电量和质量之 比. 如图所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感强度为B，一带正电的粒子以速度v从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ，若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L，求该粒子的电量和质量之 比. 1、原理： 利用加速电场对带电粒子做正功使其动能增加 二、回旋加速器加速带电粒子使它获得较高能量 * 带电粒子在匀强磁场中的运动 6 1、带电粒子在有界磁场的运动 2、掌握作图方法 3、会各种方法计算运动半径r、周期T 第二课时 粒子进出有界磁场 -q v v 确定带电粒子 在有界磁场中运动轨迹 1、找圆心 2、找半径r 3、找圆心角：周期T或运动时间t （一）找圆心 作入射方向的垂线 作入射点和出射点连线PM 作连线PM中垂线 ④ 两垂线的交点：圆心位置 ①作入射方向的垂线OP ②作出射方向的垂线OM ③两垂线交点：圆心位置 方法二：已知 入射方向、出射点的位置 方法一：已知 入射方向、出射方向 -q +q （二）定半径：半径r的确定、计算 几何关系得： 可求： 由： 得: 方法二： 利用几何关系 方法一： 洛伦兹力提供向心力 （三）定圆心角：周期T、运动时间t 粒子运动的圆弧所对应的圆心角为θ 运动时间： ★圆心角θ是弦切角α的2倍 （θ=2α） 将 代入 得周期公式： 一段圆弧运动的时间t 运动一周的时间：周期T θ θ θ 求：各带电粒子运动的时间t 已知： 带电粒子质量m、电量q、磁感应强度B 两个有用的推论： 进出对称 直进直出 斜进斜出 1.从同一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。 θ θ v v -q x x x x x x x x x x O r R 2.沿径向射入的粒子，必沿径向射出。 两个有用的推论： θ θ -q v v O r 例1：:一束电子的电荷量为e，以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中，穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角θ是30°，则 （1）在图中确定圆心、半径以及圆心角并画出例子的运动轨迹。 （2）利用几何关系求半径。 （3）求电子的质量是多少？ （2）电子穿过磁场的时间又是多少？ 例2：如图所示，在半径为r的圆形区域内，有一个匀强磁场，一带电粒子以速度v0从M点沿半径方向射入磁场区，并由N点射出，O点为圆心，∠MON=120°，求粒子在磁场区的偏转半径R及在磁场区中的运动时间。（粒子重力不计） O R 如图所示，在第一象限有磁感应强度为B的匀强磁场，一个质量为m，带电量为+q的粒子以速度v从O点射入磁场，θ角已知，求粒子在磁场中飞行的时间和飞离磁场的位置（粒子重力不计） 一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。 y x o B v v a O/ 带电粒子在匀强磁场中的运动 6 1、质谱仪 2、回旋加速器 第三课时 电场 v 一、质谱仪 测量带电粒子质量和分析同位素（测荷质比） （1）电场：使带电粒子加速 （2）磁场：使带电粒子偏转 得： 荷质比 得： 直线加速器 多级加速 斯坦福大学的加速器 交流电 B 窄缝：加速电场 两个D形盒 偏转磁场 工作原理 （3）交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期 （1） 窄缝的电场：使粒子加速 （2）D形盒的磁场：使粒子回旋 （3）带电粒子的最终动能 ★带电粒子获得的最大能量Ek与R有关，与B、U无关。 多解的原因： （1）带电粒子电性不确定 （2）磁场方向不确定 （3）临界状态不唯一 （4）运动的重复性 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 多解问题 带电粒子在匀强磁场中的运动 6 第四课时 复习：洛伦兹力的方向： v v f f 磁感线B垂直穿手心 四 指： ①与正电荷运动的方向相同 ②与负电荷运动的方向相反 拇 指：f 洛方向 左手定则 1、轨道半径r 2、运动周期T: 注意：T与v