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6带电粒子在匀强磁场中的运动 复习 1 如何确定洛伦兹力的大小和方向 2 洛伦兹力有什么特点 3 重力不计的带电粒子 平行于磁感线射入匀强磁场 粒子将做什么运动 一 重力不计的带电粒子垂直射入匀强磁场将做什么运动呢 1 理论推测 2 实验演示 c V B时 保持V不变 改变B 观察电子束径迹的变化 b V B时 保持B不变 改变电子的速度V 观察电子束径迹的变化 a V B时 粒子的运动轨迹 洛伦兹力演示仪 实验演示结论 c V B时 保持V不变 改变B 观察电子束径迹的变化 b V B时 保持B不变 改变电子的速度V 观察电子束径迹的变化 a V B时 粒子的运动轨迹 匀速圆周运动 B越大 R越小 V越大 R越大 v即不垂直于B也不平行于B时 粒子的运动轨迹 粒子将做螺旋运动 讨论 1匀速圆周运动的半径R 2匀速圆周运动的周期T 二 粒子做匀速圆周动的半径与周期 周期T与速度v及半径R均无关 设粒子的质量为m 速度为v 带电量为q 磁感应强度为B 不计粒子重力 三 怎样确定粒子做匀速圆周运动的圆心 圆心一定在与速度方向垂直的直线上 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轻轻飘入电势差为U的加速电场 然后经过S3沿着与磁场方向垂直且与直线S3D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 已知S3D d 不计粒子重力 1 求粒子进入磁场时的速率 2 求粒子在磁场中运动的轨道半径 3 粒子的比荷q m4 粒子在磁场中的偏转时间t 一 质谱仪 测量带电粒子的质量或比荷 分析同位素 实际应用 二 回旋加速器 1 直线加速器 2 回旋加速器 作用 原理 两D形盒中有匀强磁场无电场 盒间缝隙有交变电场 交变电场的周期与粒子做匀速圆周运动的周期相等且一个周期内加速两次 产生高速运动的粒子 已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度大小为B D形盒的最大半径为r 今将质量为m 电量为q的质子从间隙中心处由静止释放 求粒子在加速器内加速后所能达到的最大速度表达式 粒子最后出加速器的速度大小由盒的最大半径决定 回旋加速器中磁场的磁感应强度为B D形盒的半径为R 用该回旋加速器加速质量为m 电量为q
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