0308带电粒子在匀强磁场中运动.ppt

此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖. 1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室. 三、回旋加速器 例10、关系回旋加速器，下列说法正确的是 A．电场和磁场都是用来加速粒子的 B．电场用来加速粒子，磁场仅使粒子做圆周运动 C．粒子经加速后具有的最大动能与加速电压值有关 D．为了是粒子不断获得加速，粒子圆周运动的周期等于交流电的半周期 例11、有一回旋加速器，他的交变电压的频率为 ，半圆形电极的半径为0.532m。问加速氘核所需的磁感应强度为多大？氘核所能达到的最大动能为多大？其最大速率有多大？（已知氘核的质量为 电荷量为 ）. 答案： 四、霍尔效应 1879年霍耳发现，把一载流导体放在磁场中，如果磁场方向与电流方向垂直，则在与磁场和电流二者垂直的方向上出现横向电势差，这一现象称之为霍耳现象。 四、霍尔效应 如图，导电板高度为b厚度为 d放在垂直于它的磁场B中。当有电流I通过它时，由于磁场使导体内移动的电荷发生偏转，结果在 A、A’ 两侧分别聚集了正、负电荷，在导电板的A、A’ 两侧会产生一个电势差U。 设导电板内运动电荷的平均定向速率为u，它们在磁场中受到的洛仑兹力为： 当导电板的A、A’ 两侧产生电势差后，运动电荷会受到电场力： 导电板内电流的微观表达式为： 由以上各式解得： 其中 叫霍尔系数 例12、霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力。当静电子与洛仑兹力达到平衡时，导体上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e。回答下列问题： （1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势_____下侧面的电势（填高于、低于或等于）。 （2）电子所受洛仑兹力的大小为______。 （3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为______。 （4）由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数 K= ，其中n代表导体板单位体积中电子的个数。 低于 BeV Ue/h 例3、我国第21次南极科考队在南极观看到了美丽的极光。极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动，如图5所示。这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光。地磁场的存在，使多数宇宙粒子不能到达地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障。科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素有关： A.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 B.空气阻力做负功，使其动能减小 C.南北两极的磁感应强度增强 D.太阳对粒子的引力做负功 提出问题 沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做什么运动？ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? V - 猜想与假设 V - F洛 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? V - F洛 V - F洛 V - F洛 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 1、垂直射入匀强磁场的带电粒子，初速度和所力的方向都跟磁场垂直的平面内，所以粒子只能在这个平面内运动。 2、洛仑兹力对粒子不做功。因此粒子运动时速率不变。 3、洛仑兹力总是与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。在匀强磁场中做匀速圆周运动。 理论推导 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。 1、轨道半径 带电粒子只受洛伦兹力，作圆周运动，洛伦兹力提供向心力： 解得： 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。 1、轨道半径 2、运行周期 （周期跟轨道半径和运动速率均无关） 例1、如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有a、b两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动，a的初速度为v，b的初速度为2v．则　 A．a先回到出发点 　　　 B．b先回到出发点 C．a、b的轨迹是一对内切圆，且b的半径大 　 D．a、b的轨迹是一对外切圆，且b的半径大 a b