带电粒子在复合场中的运动(上课)课件.ppt

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1、带电粒子在复合场中的运动2.三种力的比较：1．复合场(1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存．(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或在同一区域，电场、磁场不同时出现．项目名称力的特点功和能的特点重力场大小：G＝方向：重力做功与无关重力做功改变物体的静电场大小：F=方向：a.正电荷受力方向与场强方向b.负电荷受力方向与场强方向电场力做功与无关W＝电场力做功改变磁场洛伦兹力F＝方向可用定则判断洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的重力不计的带电粒子在匀强电场中做什么运动？v0//E+q,mv0Eq匀

2、变速直线运动v0⊥EE-q,mv0Eqv0vvyθ类平抛运动xy分解位移速度sxsyvx=v0重力不计的带电粒子在磁场中的运动v0//BB+qv0带电粒子速度V与磁感应强度B的方向平行时，带电粒子不受洛伦兹力匀速直线运动v0⊥B-q,mvBfθOR匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力BE+qv0不计重力的带电粒子在电磁复合场中怎样运动？3．带电粒子在叠加场中运动情况分类(1)磁场力、重力并存①若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动．②若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因F洛不做功，故机械能守恒，由此可

3、求解问题．(2)电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子)①若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动．②若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因F洛不做功，可用动能定理求解问题．(3)电场力、磁场力、重力并存①若三力平衡，一定做匀速直线运动．②若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动．③若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因F洛不做功，可用能量守恒或动能定理1．[带电粒子在复合场中的直线运动]某空间存在水平方向的匀强电场(图中未画出)，带电小球沿如图1所示的直线斜向下由A点沿直线向B点

4、运动，此空间同时存在由A指向B的匀强磁场，则下列说法正确的是()A．小球一定带正电B．小球可能做匀速直线运动C．带电小球一定做匀加速直线运动D．运动过程中，小球的机械能增大mgBv//B则f洛=0F电vF电一定水平向右由于不知道电场方向，故无法判断电荷正负A错重力和电场力都为恒力，其合力也为恒力小球应做匀加速直线运动B错C对电场力做正功，机械能增加D对CD2．[带电粒子在复合场中的匀速圆周运动]如图2所示,一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是()A

5、．小球一定带正电B．小球一定带负电C．小球的绕行方向为顺时针D．改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动考虑重力mg电场力和重力平衡，电场力竖直向上F电小球带负电根据左手定则可判断小球顺时针绕行BC1．质谱仪(1)构造：如图5所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．图54.带电粒子在复合场中运动的应用实例加速器中的径迹为直线，其加速装置要很长很长设计方案：多级加速器工作原理：利用加速电场对带电粒子做正功,使带电粒子的动能增加由动能定理得,带电粒子经n级的电场加速后增加的动能为2．加速器多级加速器加利佛尼亚斯坦

6、福大学的粒子加速器问题2：有没有什么办法可以让带电粒子在加速后又转回来被第二次加速，如此反复“转圈圈”式地被加速，加速器装置所占的空间不是会大大缩小吗？回旋加速器的原理分析回旋加速器问题1：粒子在磁场中运动周期变化吗？电源的正负极经过多长时间改变方向一次？（设两个D型盒间距很小，其运动时间可忽略）问题2：电源的正负极变化周期与粒子的运动周期有什么关系？（设两个D型盒间距很小，其运动时间可忽略）问题3：为什么带电粒子经回旋加速器加速后的最终能量与加速电压无关？（1）作用：产生高能带电粒子（2）原理①两D形盒中有匀强磁场无

7、电场，盒间缝隙有交变电场.②高频交变电场的周期等于带电粒子做匀速圆周运动的周期.③带电粒子最后射出加速器的速度大小由D形盒的半径决定.（3）带电粒子的最终能量由r=mv/Bq得：v=Bqr/m.即：当带电粒子的速度最大时，其在磁场中的转动半径也最大，当D形盒的半径为R时，带电粒子的出射速度变为所以，带电粒子的最终动能为所以，要提高加速粒子的最终能量，就应该尽可能的提高磁感应强度B和D形盒的半径R.4、回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心的部分是分别与高频交流电极相连的两个D形金属盒。两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电

8、场，使粒子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。要增大带电粒子射出的动能，则下列说法中正确的是（）例与练A.增大匀强电场间的加速电压B.增大磁场的磁感应强度BC.减少狭缝间的距离D.增大D形金属盒的半径BD例1.如图所示，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸