6带电粒子在匀强磁场中的运动PPT课件

1、1）圆周运动的半径mvRqB2）圆周运动的周期2 mTqB2vqvBmR2 RTv第1页/共15页 例1. 一束带电粒子以同一速度，并从同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的轨迹如图所示.粒子q1的轨迹半径为r1，粒子q2的轨迹半径为r2，且r22r1，q1、q2分别是它们的带电量.则 q1 带 电、q2带 电，比荷之比为 (q1/m1 ) : ( q2/m2 ) ，运动时间之比 。2:1正负1 : 2第2页/共15页例题：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，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（如图）（1

2、）求粒子进入磁场是的速率。（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。第3页/共15页3、确定带电粒子在有界磁场中运动轨迹的方法定圆心，画圆弧，求半径圆心和轨道半径的确定V0PMOVVPMO第4页/共15页 例2：如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感应强度为B。一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在x0y平面内，与x轴正向的夹角为。若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L，求该粒子的电量和质量之比q/m。2sinovqmBLx xy yo op pv v第5页/共15页dBev1、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

3、匀强磁场，穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300。求 : (1) 电子的质量m=? (2) 电子在磁场中的运动时间t=?vBdem2vdt3第6页/共15页 【例5】如图所示，在x轴上方有匀强磁场B，一个质量为m，带电量为-q的的粒子，以速度v从O点射入磁场，角已知，粒子重力不计，求 (1)粒子在磁场中的运动时间. (2)粒子离开磁场的位置.能力思维方法第7页/共15页 【解析】可引导学生找到其圆心位置，不一定要一步到位，先定性地确定其大概的轨迹，然后由几何关系确定圆心角、弦长与半径的关系.此题中有一点要提醒的是：圆心一定在过O点且与速度v垂直的一条直线上.如图 r=mv/Bq，T

4、=2m/Bq 圆心角为2-2，所以时间t= T= 离开磁场的位置与入射点的距离即为弦长s=2rsin=2mvsin/Bq222 Bqm)(2能力思维方法第8页/共15页4、如图所示，一带正电粒子质量为m，带电量为q，从隔板ab上一个小孔P处与隔板成45角垂直于磁感线射入磁感应强度为B的匀强磁场区，粒子初速度大小为v，则 (1)粒子经过多长时间再次到达隔板？ (2)到达点与P点相距多远？ （不计粒子的重力）abPvBqmt2Bqmvl2第9页/共15页5、长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁场强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力）

5、，从左边极板间中点处垂直磁场以速度v平行极板射入磁场，欲使粒子不打在极板上，则粒子入射速度v应满足什么条件？+qmvLLBmBqLv4mBqLv45 或 第10页/共15页半径的确定和计算 利用平面几何的关系，求出该圆的可能半径（或圆心角），并注意以下两个重要的几何特点：粒子速度的偏向角等与圆心角，并等于AB弦与切线的夹角（弦切角）的倍即=2=t t(偏向角）vvO第11页/共15页（一）质谱仪测量带电粒子的质量分析同位素二、实际应用（二）回旋加速器1、作用：产生高速运动的粒子2、原理1）两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。2）交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期。3）粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。例题第12页/共15页 回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求：（2） 粒子的回转周期是多大？（3）高频电极的周期为多大？（1） 粒子的最大动能是多大？第13页/共15页 回旋加速器D形盒中央为质子流，D形盒的交流电压为U，静止质子经电场加速后，进入D形盒，其最大轨道半径为R