带电粒子在磁场中运动解析.ppt

第二课时 变式：三种粒子，它们以下列情况垂直进入同一匀强磁场，求它们的轨道半径之比。 ①具有相同速度；②具有相同动量；③具有相同动能。 总结：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 的解题思路 第二部分：一些仪器的应用 一、带电粒子的加速 1、直线加速器介绍及其特点 2、回旋加速器 结构：P183 2. 如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个带电量为q 的正离子自A点垂直射入磁场，沿半径为R 的圆形轨道运动，运动半周到达B点时，由于吸收了附近若干个静止的电子（质量不计），就沿另一个圆形轨道运动到BA延长线上的C 点，且AC 的长度为R. 试求正离子在B点吸收的电量. C A B R R 解： q 为正电荷， R=mv／qB (1) BC=3R=2R ′ (1) ／(2) q′=2q／3 ∴△q= q′- q = - q ／3 ∴R ′= 1.5 R=mv ／ q′B (2) 返回 3. 如图所示，正、负电子初速度垂直于 磁场方向，沿与边界成 30°角的方向射入匀强磁场中，求它们在磁场中的运动时间之比．　 θ 返回 φ1 φ2 4. 如图所示，M、N为一块薄金属板，截面厚度为d ，水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个α粒子（电量为q，质量为m），由A点垂直于板面飞入磁场中其运动轨迹如图所示，R 和r 分别表示两圆的半径， (1) 匀强磁场的方向如何？ (2)α粒子每次穿过金属板所受的平均阻力为多少？ (3)若图中 r=0.9R ，则α粒子可穿过板几次？ (4)设α粒子从A点运动开始计时，至少要多少时间才能停下？（穿透时间不计.） d N M A B R r v （2002年全国） 、电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的中心为O，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时的磁场的磁感应强度B应为多少？ P 速度选择器、质谱仪、磁流体发电机 电磁流量计、回旋加速器、霍尔效应 一、速度选择器 分析：电荷进入电场，受垂直向下的电场力作用而偏转，若使它不发生偏转，电荷受所加磁场的洛仑兹力方向一定与电场力方向相反，根据左手定则和洛仑兹力方向确定磁场方向：垂直纸面、背向读者，如图3所示。 因为? f洛=F安 例1. 在充有一定电量的平行板电容器两极板间有一匀强磁场，已知场强E的方向和磁感应强度B 的方向垂直，有一带电粒子束以初速度v0 射入，恰能不偏离它原来的运动方向，匀速通过此区域， 如图所示，在下列情况下，当改变一个或两个物理条件，而保持其它条件不变.若重力不计，则带电粒子束的运动不受影响的情况是( ) (A)增大电容器两板间距离； (B)改变磁场方向为垂直纸面向外； (C)增大带电粒子束的射入初速度； (D)将电场和磁场同时增强一倍； (E)使带电粒子束的入射方向变为非水平方向； (F)将图示磁场方向和电场方向同时改变为相反方向； (G)改用一束荷质比不同于原来 荷质比的带电粒子束水平射入 A D F G V0 例1、如图所示为一速度选择器的原理图，K为电子枪，由枪中沿水平方向射出的电子，速率大小不一。当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S，设产生匀强电场的场强为E，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为B，问：速度为多大的电子才能通过小孔S？ K s 问题：（1）正电荷以v0运动能 否通过小孔S？ （2）假如粒子以速度E/B从右侧飞入速度选择器还能匀速通过它吗？ （3）电场反向 （4）电场、磁场都反向 （5）当进入速度选择器的带电粒子的速度大于E/B，及 小于E/B，会如何？ 二 .质谱仪 用来测量荷质比 例、如图所示，是一种质谱仪的示意图，从离子源S产生 的正离子，经过S1和S2之间的加速电场，进入速度选择器． P1和P2间的电场强度为E，磁感应强度为B1．离子由S3射 出后进入磁感应强度为B2的匀强磁场区域．由于各种离子 轨迹半径R不同，而分别射到底片上不同的位置，形成谱线． (1)若已知S1、S2间加速电压为U，并且磁感应强度为B2， 半径R也是已知的，则离子的荷质比＝_____． (2)若已知速度选择器中的电场强度E和磁感应强度B1，R 和B2也知道，则离子的荷质比q/m＝_____． (3)要使氢的同位素氘和氚的正离子经加速电场和速度选择 器以相同的速度进入磁感应强度为B2的匀强磁场（设进入 加速电场时速度为零）． (A)若保持速度选择器