带电粒子在匀强磁场中的运动综合(精品课件).ppt

复习 1、洛伦兹力的概念：运动电荷在磁场中受到的作用力。 通电导线在磁场中所受到的安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。 2、洛伦兹力的方向由左手定则判定 1、正电荷的运动方向与电流方向相同，负电荷运动方向与电流方向相反。 2、洛伦兹力垂直于ν与Β所在的平面 3、洛伦兹力的大小 1.当电荷运动方向与磁场方向垂直（v⊥B）时，f=qvB. 2.当电荷的运动方向与磁场方向平行（v//B)时，电荷不受洛伦兹力. 4、洛伦兹力对运动电荷不做功 5、区分带电粒子在电场和在磁场中受力情况不同 带电粒子置于电场中必受电场力，与运动状态无关，但在磁场中洛伦兹力的大小和方向与运动状态有关 练一练 【1】电子、质子、氘核、氚核以同样的速度垂直射入同一匀强磁场做匀速圆周运动，其中轨道半径最大的是（ ） A．电子 B．质子 C．氘核 D．氚核 3、带电粒子做圆周运动的分析方法 （2）确定圆心： 已知入射方向和出射方向, （3）确定半径： 一般利用几何知识，常用解三角形的方法。 （4）确定运动时间：利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于计算出圆心角的大小，由公式可求出运动时间。 带电粒子在磁场中运动 带电粒子在磁场中运动 -------几种常见题型 思考：如果粒子进入磁场的方向如下图，则出磁场的方向有什么特点？ 考点精析 1．解决此类问题的关键是：找准临界点． 2．找临界点的方法是： 以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口，借用半径R和速度v(或磁场B)之间的约束关系进行动态运动轨迹分析，确定轨迹圆和边界的关系，找出临界点，然后利用数学方法求解极值，常用结论如下： (1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切． (2)当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长． (3)当速度v变化时，圆心角大的，运动时间越长. 我们学了什么 如图8－2－25所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．P为屏上的一个小孔．PC与MN垂直．一群质量为m、带电量为－q的粒子(不计重力)，以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域．粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内．则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为(　　) A. B. C. D. v ……以速率 v 沿纸面各个方向由小孔O射入磁场 v v v 带电粒子在磁场中的运动（三） 实际应用 1．加速原理：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n极的电场加速后增加的动能为： 为什么带电粒子经回旋加速器加速后的最终能量与加速电压无关？ 　 解析：加速电压越高，带电粒子每次加速的动能增量越大，回旋半径也增加越多，导致带电粒子在D形盒中的回旋次数越少；反之，加速电压越低，粒子在D形盒中回旋的次数越多，可见加速电压的高低只影响带电粒子加速的总次数，并不影响引出时的速度和相应的动能，当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，由r=mv/qB得v= rqB/m，若D形盒的半径为R，则带电粒子的最终动能： 【思考】 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。 背景材料 学科方向粒子加速器是一门多专业的综合性学科，它涉及到加速器物理和许多高技术领域，其中包括射频、电磁场、电源、超高真空、精密机械、电子学、计算机及网络、自动控制、束流诊断、辐射防护、低温超导，等等。 粒子加速器不仅是进行高能物理、原子物理、生命科学、材料科学等多种基础科学研究的重要实验装置，而且在工农业生产、医疗、辐照和国防建设等方面也有广泛的应用前景。 粒子加速器 2．直线加速器，多级加速 　如图所示是多级加速装置的原理图： 直线加速器 3．直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制． 2、回旋加速器 （1）作用：产生高速运动的粒子 （2）原理 1）、两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。 2）、交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期。 3）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。 二、实际应用 　　可知，增强B和增大R可提高加速粒子的最终能量，与加速电压高低无关． 【练习】关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是( ) A、电场和磁场都对带电