带电粒子在匀强磁场中运动1剖析.ppt

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： １.关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是： 问题6：D越大，EK越大，是不是只要D不断增大， EK 就可以无限制增大呢? 回旋加速器 美国费米实验室加速器 2.交变电场的周期和粒子的运动周期 T相同----保证粒子每次经过交变 电场时都被加速 1. 粒子在匀强磁场中的运动周期不变 回旋加速器 3.带电粒子每经电场加速一次,回旋半径 就增大一次,每次增加的动能为 4.粒子加速的最大速度由盒的半径决定 周期与速度和轨道半径无关 带电粒子做匀速圆周运动的周期公式 , 带电粒子的周期在q、m、B不变的情况下与速度和轨道半径无关。 因而圆运动周长 也将与v成正比例地增大， 如果其他因素(q、m、B)不变, 则当速率v加大时, 得知圆运动半径将与v成正比例地增大, 由 因此运动一周的时间（周期）仍将保持原值。 最终能量 粒子运动半径最大为D形盒的半径R 带电粒子经加速后的最终能量： 由 有 所以最终能量为 讨论：要提高带电粒子的最终能量，应采取什么措施？ 回旋加速器加速的带电粒子, 能量达到25 MeV ～30 MeV后，就很难再加速了。 A、电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋 B、电场和磁场同时用来加速带电粒子 C、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大动能由加速电压决定 D、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大动能由磁感应强度B决定和加速电压决定 (A) 06年广东东莞中学高考模拟试题8 8．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两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，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面的匀强磁场中，如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U，要增大带电粒子（电荷量为q质量为m，不计重力）射出时的动能，则下列方法中正确的是： ( ) A．增大匀强电场间的加速电压 B．减小狭缝间的距离 C．增大磁场的磁感应强度 D．增大D形金属盒的半径 d R B U 解： C D * 带电粒子在匀强磁场中的运动 亥姆霍兹线圈 电 子 枪 磁场强弱选择挡 加速电压选择挡 洛伦兹力演示器 实验： ②励磁线圈：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 ①加速电场：作用是改变电子束出射的速度 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） 匀速圆周运动 粒子运动方向与磁场有一夹角（大于0度小于90度）轨迹为螺线 + 一、带电粒子运动轨迹的半径 匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因素有关？ 思路: 带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。 可见r与速度V、磁感应强度B、粒子的比荷有关 例1：一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如下图所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)．从图中情况可以确定 A．粒子从a到b，带正电 B．粒子从a到b，带负电 C．粒子从b到a，带正电 D．粒子从b到a，带负电 C - e 2v . . . . . . . . . . . . . . . . B T=2πm/eB 例 2、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？ 二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期有何特征？ 可见同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关 回旋加速器就是根据这一特点设计的 例1．一个带负电粒子（质量为m，带电量为q），以速率v在磁感应强度为B的匀强磁场中做逆时针圆周运动（沿着纸面），则该匀强磁场的方向为垂直于纸面向里还是向外？粒子运转所形成的环形电流的大小为多大？ - m，q v F=qvB . . . . . . . . . . . . . . . . B 匀强磁场的方向为垂直于纸面向外 I=q/t I=q/T T=2π（mv/qB）/v I=q/T=q2B/2πm 1. 一束带电粒子以同一速度，并从同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的轨迹如图所示.粒子q1的轨迹半径为r1，粒子q2的轨迹半径为r2，且r2＝2r1，q1、q2分别是它们的带电量.则 q1 带___电、q2带____电，荷质比之比为 q1/