带电粒子在匀强磁场中的运动实际应用.ppt

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1、3.6带电粒子在匀强磁场中的运动——实际应用一、速度选择器——选择特定速度的带电粒子BqvB=qEv=E/B粒子不偏转vqvB﹥qEv﹥E/B粒子向上偏转qvB﹤qEv﹤E/B粒子向下偏转特点：①只选择速度（大小、方向）而不选择粒子的质量、电性和电量②速度选择器是B、E、V三个物理量的大小、方向互相约束的结果。E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，其初速度几乎为零，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。（1）求粒子进入磁场时的速率。（2）求粒子在磁场中运

2、动的轨道半径。二、质谱仪1、直线多级加速器（1）静电力做功：Ek=qu困难：技术上不能产生过高电压（2）多级加速器困难：加速设备长三、回旋加速器2、回旋加速器：2.加速电压为？周期为多少？交变电压1.金属D形盒有什么作用？为什么不用陶瓷盒？思考：达到静电平衡内部无电场3.粒子最大速度由谁决定？r越大，粒子速度就可以无限大吗？磁流体发电机演示1演示2RvabLRQPaBv例2、如图所示为磁流体发电机示意图，其中两极板间距d=20㎝,磁场的磁感应强度B=5T，若接入额定功率P=100W的灯炮，灯炮正好正常发光，灯炮正常发光时电阻R=400Ω，不计发电

3、机内阻，求：（1）等离子体的流速多大？（2）若等离子体均为一价离子，则每秒钟有多少个什么性质的离子打在下极板？RBv速度方向与磁场方向平行Bv0v0只受洛伦兹力作用（B∥V）运动演示匀速直线运动亥姆霍兹线圈电子枪磁场强弱选择挡加速电压选择挡演示BFv0速度方向与磁场方向垂直只受洛伦兹力作用（B⊥V）匀速圆周运动运动演示x质谱仪S2BⅡUMNS1Ⅰ演示功能：分离同位素、测定荷质比、测定质量。回旋加速器BAEEA0A1A1‵A2‵A2A3A3‵A4‵A4A5A5‵A6‵A6A7A7‵UABtT/23T/20U–UTBB运动演示1931年，加利福尼亚大

4、学的劳伦斯提出了一个卓越的思想，通过磁场的作用迫使带电粒子沿着磁极之间做螺旋线运动,把长长的电极像卷尺那样卷起来，发明了回旋加速器，第一台直径为27cm的回旋回速器投入运行，它能将质子加速到1Mev。1939年劳伦斯获诺贝尔物理奖。演示1演示2R～R特点：①粒子获得最大动能：②粒子运动时间：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法①定圆心BB②画轨迹Bq,mvrBαφθθ③求半径④算时间t==mα/qBΦ=α=2θ适当添加辅助线，利用平面几何知识，解直角三角形。带电粒子在有界磁场中的运动Bvq,mvrrBθvθvq,mrrodBθvvθq,m

5、rrodBLRRyR2=L2+（R–y）2sinθ=L/Rt=qBmqθovvBOO'BOv例1、如图所示，直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场，正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，带电量为e），则它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？B例2、已知：d、m、e、v0，为使粒子能从两板间射出，则B应满足的条件。Bddv0oxy例3、如图所示，有一边界为矩形的磁场，一带电量为q、质量为m的带负电的粒子到达坐标（a,b）点时速度为v，方向与x轴方向相同，欲使粒子到达坐标原点时速率仍为v，但方向与x轴

6、方向相反，不计粒子的重力，则所在磁场的方向和磁感强度的大小为多少？在图在标出磁场分布的最小范围？并求出磁场最小面积。ab(a,b)vaboxy例4、已知：带电质点m、q、v、B，质点从y轴上的a点垂直y轴射入第一象限，为使该质点能从x轴上的b点以垂直于ox轴的速度v射击出，可在适当的地方加一个垂直于oxy平面，磁感应强度为B的匀强磁场，若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这个圆形磁场区域的最小半径，并标出该磁场的位置（不计质点的重力）。例5、如图a点的坐标为（0,L），平面内一边界过a点和坐标原点o的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，有一电

7、子（质量为m，电量为e）从a点以初速度v0平行x轴正方向射入磁场区域，在磁场中运动，恰好在x轴上的b点射出磁场区域，此时速度方向与x轴正方向夹角为60º,求：①磁场的磁感应强度；②磁场区域圆心o1的坐标；③电子在磁场中运动的时间。aoxy60ºb例7、确定粒子的运动方向及电性。BbaBR1R2v2v1例8、已知R1=20cm、R2=19cm，则带电粒子能穿过铝板多少次。带电粒子在复合场中的运动一、复合场——指重力场、电场和磁场中两个或三个并存的场。1、重力：基本粒子一般重力不计，带电颗粒一般需要考虑重力。2、电场力：带电粒子在电场中一定受电场力，

8、电场力做功与路径无关。3、洛仑兹力：带电粒子在磁场中受到的洛仑兹力与粒子运动的速度（大小、方向）有关，洛仑兹力永远不做功。二、分析方法：