带电粒子在匀强磁场中的运动1

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1、带电粒子在匀强磁场中的运动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洛可能是圆周运动实验验证电子枪玻璃泡励磁线圈无磁场实验验证有磁场实验现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的轨迹是直线；在管外加上垂直初速度方向的匀强磁场，电子的轨迹变弯曲成圆形。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）带电粒子在气泡室运动径迹的照片（1）

2、不同带电粒子的径迹半径为何不同？（2）同一径迹上为什么曲率半径越来越小？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ab××××××××××××××××××××××××××××××例2、一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一个匀强磁场，粒子后段轨迹如图所示，轨迹上的每一小段都可近似看成是圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减少(带电量不变).从图中情况可以确定A.粒子从a

3、到b，带正电B.粒子从b到a，带正电C.粒子从a到b，带负电D.粒子从b到a，带负电例3、一带电粒子在磁感强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，如它又顺利进入另一磁感强度为2B的匀强磁场中仍做匀速圆周运动，则A、粒子的速率加倍，周期减半B、粒子的速率不变，轨道半径减半C、粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4D、粒子速率不变，周期减半质谱仪是一种分析同位素、测定带电粒子比荷及测定带电粒子质量的重要工具。二、质谱仪电场v二、质谱仪（1）电场：使带电粒子加速（2）磁场：使带电粒子偏转比荷例4、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的各种不同正离子

4、束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C、只要x相同，则离子质量一定相同D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同三、回旋加速器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．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：（一）直线加速器3.困难：技术上不能产生过高电压；加速设备长。斯坦福大学的加速器？占地太大，能不能让它小一点二、回旋加速器交流电B窄缝：加速电场两个

5、D形盒偏转磁场工作原理（4）交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期（1）窄缝的电场：使粒子加速（2）D形盒的磁场：使粒子回旋（3）带电粒子的最终动能★带电粒子获得的最大能量Ek与R、B有关，与U无关。交流电B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、回旋加速器三、回旋加速器我国于1994年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素.例5：质量为m、带电量为q的带电粒子在回旋加速器中央狭缝的正中间由静止释放，在电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动，设电场的加速电

6、压为U，则粒子第一次做匀速圆周运动的轨道半径R0=，粒子在磁场中的周期T=。交变电压的周期T=?例6、关于回旋加速器，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．为了使粒子不断得加速，粒子圆周运动的周期等于交流电的半周期知识回顾Bm,qv由洛伦兹力提供向心力rmv2qvB=轨道半径：qBmvr=运动周期：vT=2rqB2m=角速度：频率：四。带电粒子在匀强磁场中运动的分析方法1.找圆心：已知两个速度方向：可找到两条半径，其交点是圆心。已知入射方向和出射点的位置：过入射点的半径与初末位置

7、中垂线的交点。vvOvO2.求半径：物理公式求半径几何法求半径3.算时间：qBTt=qmpq=2θ注意：θ应以弧度表示θ特点：当带电粒子从同一边界入射出射时速度与边界夹角相同（1）直边界磁场中的运动五.带电粒子在有边界磁场中的运动特点：沿半径入，则沿半径出（2）圆边界磁场中的运动六、霍尔效应把一通导体放在磁场中，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。如图，导电板高度为b厚度为d放在垂