带电粒子在匀强磁场中运动讲ppt课件.ppt

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1、带电粒子在匀强磁场中的运动+一、质谱仪原理分析1、质谱仪:是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具可见半径不同意味着比荷不同，意味着它们是不同的粒子这就是质谱仪的工作原理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。二.加速器直线加速器+U+++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：二.加速器直线加速器斯坦福大学的加速器多级直线加速器有什么缺点？3.回旋加速器1932年,美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器，从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步．为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖．回旋加速器回旋加速器1、作用：产生高速运动的粒子2、原

2、理用磁场控制轨道、用电场进行加速+-+-~回旋加速器回旋加速器交变回旋加速器交变电压的周期TE=粒子在磁场中运动的周期TBDv=？UB解：当粒子从D形盒出口飞出时，粒子的运动半径=D形盒的半径回旋加速器Dv=？UB回旋加速器美国费米实验室加速器2.交变电场的周期和粒子的运动周期T相同----保证粒子每次经过交变电场时都被加速1.粒子在匀强磁场中的运动周期不变回旋加速器问题归纳3.带电粒子每经电场加速一次,回旋半径就增大一次,每次增加的动能为4.粒子加速的最大速度由盒的半径决定问题归纳带电粒子在磁场中运动情况研究1、找圆心：方法2、定半径：3、确定运动时间：注意：θ用弧度表示几何法求

3、半径向心力公式求半径利用v⊥R利用弦的中垂线30°1.圆心在哪里?2.轨迹半径是多少?思考OBdv例3：r=d/sin30o=2dr=mv/qBt=（30o/360o）T=T/12T=2πm/qBT=2πr/v小结：rt/T=30o/360oA=30°vqvB=mv2/rt=T/12=πm/6qB3、偏转角=圆心角1、两洛伦兹力的交点即圆心2、偏转角：初末速度的夹角。4.穿透磁场的时间如何求？3、圆心角θ=?θt=T/12=πd/3vm=qBr/v=2qdB/vff1.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、120

4、0、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。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：反馈练习3．如图所示，M、N两板相距为d，板长为5d，两板不带电，板间有垂直纸面的匀强磁场，一大群电子沿平行于板的方向从各处位置以速率v0射入板间，为了使电子都不从板间穿出，磁感应强度B的大小范围如何？（设电子质量为m，电量为e，且N板接地）2r>dr>d/2mv0/qB>d/2B<2mv0q/dr1r

5、r1-d)2r1=13dB>qmv0/13d四、霍尔效应1879年霍耳发现，把一载流导体放在磁场中，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。带电粒子在无界匀强磁场中的运动F洛=0匀速直线运动F洛=Bqv匀速圆周运动F洛=Bqv⊥等距螺旋（0＜θ＜90°）V//BV⊥Bv与B成θ角在只有洛仑兹力的作用下如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是多少？穿过磁场的时间又是多少？解：电子运动轨迹如右图所示。电子穿过磁场的时间

6、为：30°vvf洛30°df洛Ot=Tt=Tt=Tt=Tt=Tt=T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00、300、600、900、1200、1500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。有界磁场问题：v演示：①洛伦兹力演示仪工作原理：由电子枪发出的电子射线可以使管的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹。两个平行的通电环形线圈可产生沿轴线方向的匀强磁场。②观察实验：不加磁场：电子束径迹是直线带电粒子在匀强用场中运动轨迹加磁场：电子束径迹是圆周。（洛伦兹力提供向心力）B变大、V定：电子束径迹半径变小

7、B定、V变大：电子束径迹半径变大