36带电粒子在匀强磁场中运动概述.ppt

[问题]：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： 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： a a B v0 一幅窗帘 v0 v0 2.6带电粒子在匀强磁场中的运动 ——有界磁场中的运动分析 第3课时 O A v0 B O A v0 B 2次 反馈练习1．磁感应强度为B的匀强磁场存在于半径为R的圆形面内，方向如图所示，现有质量为m，电量为+q的粒子从O点对准面内圆心C射入磁场，为使粒子能重返O点，其入射速度v0应满足什么条件？粒子返回O点的最短时间t为多少？（设粒子与界面碰撞无能量损失，且电量不变 发生碰撞的最少次数？ 60° 30° 发生3次碰撞 （1）碰2次 tan θ/2=R/r r= R t=3xT/6=T/2=π m/qB θn=π-[2π/（n+1）]=（n-1）π/（n+1） tan θn/2=tan（n-1）π/2（n+1）=R/rn rn =R/[tan（n-1）π/2（n+1）] tn =（n+1）θnT/2 π= （n-1）πm/qB θn 2π/n+1 （2）碰n次 在磁场中偏转越大，其轨迹越短，运动时间越长的 t1= θT/2 π rn R θ/2 vn =qBrn/m =qBR/m[tan（n-1）π/2（n+1）] * 3.6带电粒子在匀强磁场中的运动 第1课时 1、匀速直线运动。 F=qvB F=0 2、 一、 带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计） 猜想： 匀速圆周运动。 匀速圆周运动的特点? V - F洛 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? V - F洛 V - F洛 V - F洛 洛仑兹力对电荷只起向心力的作用，故只在洛仑兹力的作用下，电荷将作匀速圆周运动。 理论探究 洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，所以洛伦兹力不对带电粒子做功。 由于粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不改变，加之洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。 如果带电粒子射入匀强磁场时,初速度方向与磁场方向垂直,粒子仅在洛伦兹力的作用下的运动? 实验验证 ①加速电场： 作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场 作用是改变电子束出射的速度 ②励磁线圈： 1、匀速直线运动。 F F=0 一、 带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计） 理论探究 2、 实验验证 二、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 的半径、速率和周期 匀速圆周运动 1、圆周运动的半径 2、圆周运动的周期 T=2π（mv/qB）/v 二、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径、 速率和周期： - e 2v . . . . . . . . . . . . . . . . B T=2πm/eB 例 1、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 运动周期和电子的速率无关 轨道半径与粒子射入的速度成正比 v - e 两个电子轨道半径如何？ 例2 、 一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。 （1）求粒子进入磁场时的速率。 （2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。 1.质谱仪 通过测出粒子圆周运动的半径，计算粒子的比荷或质量及分析同位素的仪器. 应用： 2.直线加速器 应用： 3.回旋加速器 应用： 3．回旋加速器 例3、回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求： （1） 粒子的回转周期是多大？ （2）交变电场的周期为多大？ （3） 粒子的最大速度最大动能各是多大？ （4） 粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比 3.回旋加速器 两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。 电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。 粒子回旋的周期不随半径改变。让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一致，从而保证粒子始终被加速。 2.6带电粒子在匀强磁场中的运动 ——有界磁场中的运动分析 第2课时 带电粒子在匀强磁场中的运动 （2）V⊥B 匀速圆周运动 （1）V // B 匀速直线运动 课前导学 （1）圆心的确定 质疑讨论 一、如何确定带电粒子圆周运动圆心O、 半径r和运动时间t O 已知带电粒子经过轨迹圆上两点及其速度方向确定圆心 方法一：过两点作速度的垂线，两垂线交点即为圆心。 A B V V 情况一： 30° 1.圆心在哪里? 2.轨迹半径是多