带电粒子在匀强磁场中运动精要.ppt

问题1：带电粒子平行射入匀强磁场做什么运动？ （重力不计） 若带电粒子垂直射入匀强磁场又做什么运动？（重力不计） 匀速直线运动 B v0 F=0 F=qvB v0 B 匀速圆周运动 洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，只改变速度方向。 实验验证 洛伦兹力演示仪 电子枪 励磁线圈 加速 电压 励磁 电流 I 观察1：不加磁场时电子束轨迹 观察4：若加逆时针的励磁电流，磁场方向如何，电子偏转方向将如何？ 观察2：若加顺时针的励磁电流，磁场方向如何，电子偏转方向将如何？ 观察3：改变加速电压和励磁电流时，电子束轨迹半径有何变化？如何解释？ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? q 自主学习 问题2：有一质量为m，电荷量为q的带电粒子（不计重力），以速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，试问粒子做匀速圆周运动的圆半径r和运动周期T？ 实验验证 加速 电压 励磁 电流 问题3：若粒子在运动过程中速率越来越小，它的轨迹会是怎样？ 实验验证 带电粒子在气泡室运动径迹的照片 同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中，其运动轨迹如图所示： （1）比较三束粒子速度V1 、V2 、V3大小关系； （2）比较三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用时间t1 、t2 、t3大小关系？ + 小试牛刀 0 v 2 + 质谱仪 问题4：现一粒子从容器A下方小孔S1飘入（其初速度近似为0）已知S1S2间加速电压为U，粒子质量m，电量q。试求粒子在磁场中运动的轨道半径r ？ S1 S2 应用——质谱仪 底片 质谱仪 阿斯顿 （F.W.Aston，1877—1945） 1922年诺贝尔化学奖 世界上第一台质谱分析器—磁式质谱 S1 S2 问题5：如何获得高能粒子？ 加速器 2 q 应用——加速器 1、直线加速器 原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加qU=Ek 由动能定理得带电粒子经几级的电场加速后增加的动能为Ek=( )q 思考： 若需要很大的动能的粒子，利用直线加速器是否方便？为什么？那应该怎么办？ 2、回旋加速器 （1）构造 （2）工作原理 回旋加速器 回旋加速器 劳伦斯 1932年，加利福尼亚大学的劳 伦斯提出了一个卓越的思想，通 过磁场的作用迫使带电粒子沿着 磁极之间做螺旋线运动,把长长 的电极像卷尺那样卷起来，发明 了回旋加速器，第一台直径为27cm的回旋 回速器投入运行，它能将质子 加速到1Mev。1M=106eV 1939年诺贝尔物理奖 * *