带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动.ppt

带电粒子在磁场中的运动(三） 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： F 一、运动形式 1、匀速直线运动。 2、匀速圆周运动。 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力就是它做圆周运动的向心力 学生自己推导半径和周期表达式。 （3）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 例题：一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上（图3.6-4）。 ⑴求粒子进入磁场时的速率。 ⑵求粒子在磁场中运动的轨道半径。 质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。现在质谱仪已经是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。 带电粒子在汽泡室运动径迹的照片。有的粒子运动过程中能量降低，速度减小，径迹就呈螺旋形。 2．回旋加速器 1．直线加速器 练习：回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求： （1） 粒子的回转周期是多大？ （2）高频电极的周期为多大？ （3） 粒子的最大动能是多大？ （4） 粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比 1、如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直从A点射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，且与磁场的边界垂直，通过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则： 电子的质量是 ， 通过磁场的时间是 。 300 v B A B v d 一、磁场作用下粒子的偏转 2 . 图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B 。一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平板上的P 点。已知B 、v以及P 到O的距离l ．不计重力,求此粒子的电荷q与质量m 之比。 P O M N B v l 解：粒子初速v垂直于磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圆周运动，设其半径为R ， 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律， 有 qvB=mv2/R 因粒子经O点时的速度垂直于OP ． 故OP 是直径，l=2R 由此得 q/m=2v／Bl 3、长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁场强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁场以速度v平行 极板射入磁场，欲使粒 子不打在极板上，则粒 子入射速度v应满足什 么条件？ +q m v L L B 4、如图所示，在第一象限有磁感应强度为B的匀强磁场，一个质量为m，带电量为+q的粒子以速度v从O点射入磁场，θ角已知，求粒子在磁场中飞行的时间和飞离磁场的位置（粒子重力不计） 1.如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质量m、电量q、若它以速度v沿与虚线成300、600、900、1200、1500、1800角分别射入，请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其在磁场中运动的时间。 二、有界磁场问题： 入射角300时 入射角1500时 粒子在磁场中做圆周运动的对称规律： 从同一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。 1、两个对称规律： 2、如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度为B。一个正电子以速度v从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ。若正电子射出磁场的位置与O点的距离为L，求正电子的电量和质量之比？ 思考：如果是负电子,那么，两种情况下的时间之比为多少？ 圆形磁场区 。画好辅助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线） v r A r v A v R O θ θ 偏角： 经历时间： 注意：对称性，在圆形磁场区域内， 沿径向射入的粒子，必沿径向射出。 3、如图所示，在半径为r的圆形区域内，有一个匀强磁场，一带电粒子以速度v0从M点沿半径方向射入磁场区，并由N点射出，O点为圆心，∠MON=120°，求粒子在磁场区的偏转半径R及在磁场区中的运动时间。（粒子重力不计） * C5 * C5