6带电粒子在匀强磁场中的运动应用

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1、1.工作原理（1）磁场的作丿小带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其周期与速率、半径均无关『二谱），带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场中加速.（2）电场的作用：带电粒子经过该区域时被加速.（3）交变电压：为保证带电粒了每次经过窄缝时都被加速，使其能量不断提高，需在窄缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压.2.带电粒子的最终能量当带电粒了的速度最大时，其运动半径也最大，由厂=箭得卩=晋，若D形盒半径为则带电粒了2n2n2的最终动能耳《=畤许.可见，要提髙加速粒子的最

2、终能量，应尽可能增人磁感应强度B和D形盒的半径R.【例题冋旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒了在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示.耍增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（）A.增大匀强电场间的加速电压B.增人磁场的磁感应强度C.增加周期性变化的电场的频率D.增大D形金属盒的半径练习1.劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示.这台加速器山两个铜质D形盒D

3、、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是（）A.离

4、子山加速器的中心附近进入加速器B.离了由加速器的边缘进入加速器C.离子从磁场中获得能量D•离子从电场中获得能量岀口处练习2.1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器•回旋加速器的工作原理如图所示，宜于高真空屮的D形金属盒半径为两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计.磁感应强度为3的匀强磁场与盒面垂直.A处粒了源产生的粒了，质量为加、电荷量为+g,在加速器中被加速，加速电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用.求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径Z比带电粒子在磁场中的运动1•如图所示，一•束电子(电量为0)以速度V垂直射入磁

5、感应强度为B,宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与电子原來入射方向的夹角是30°,则电子的质量是多少？穿过磁场的时间是多少？2.如图所示，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B,—带正电的质子从O点垂直射入.已知质子的带电荷量质量为加，两板Z间距离为d,板长为〃，O点是板的正中间，为使粒子能从两板间射出，试求(1)质子的速度应满足的条件(2)粒子从两板间射出的最长时间。N「…xXXXXXXO.XXX1.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B=1T,宽度为d=30cm,边界为CD和EF.—质最为2g,电最为0.1c的带电粒子从CD外侧以速率v0=

6、10m/s垂直射入匀强磁场，入射方向与CD边界间夹角为0,为使带电粒了能从磁场的另一侧EF射出，则带电粒了射入的速度方向与CD的夹角0多人？2.如图甲所示，半径厂=0.1m的圆形匀强磁场区域边界跟y轴相切于处标原点O,磁感应强度5=0.332T,方向垂直纸而向里.在O处有一放射源，可沿纸而向各个方向射出速率均为v=3.2xl06m/s的a粒子.已知a粒子质量m=6.64xl0力kg,电荷量q=3.2x1019C,不计a粒子的重力.求a粒子在磁场中运动的最长吋间.问题与练习：（课本P102）2、3、