人教版物理选修31 36《带电粒子在匀强磁场中的运动》精品课件

1、3.6带电粒子在均匀磁场中的运动，物理新教育版选修3-1，洛伦兹力演示器，1。带电粒子在均匀磁场中的运动，当带电粒子Q以速度V垂直进入均匀磁场时，它会做什么运动？带电粒子将在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动。速度是恒定的，但是方向随着时间而变化。周期t与运动的速度和半径无关。Wilson云室显示的均匀磁场中正负电子的运动轨迹和Graesser气泡室显示的均匀磁场中带电粒子的运动轨迹，例如：质量为m、电荷为q的粒子从容器下的小孔S1漂移到具有电势差的加速电场中，然后通过S3沿垂直于磁场的方向以磁感应强度进入均匀磁场。最后，敲击摄影胶片，找出：(1)粒子进入磁场的速度，(2)粒子在磁场中运动的轨迹

2、半径，演示和分析质谱仪的原理。1.质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具。2.基本原理：质量不等、电荷数相等的带电粒子被相同的电场加速，然后垂直进入相同的均匀磁场。由于粒子的动量不同，轨道半径也不同，并且是分开的。然后分析元素中包含的同位素类型。3.导出，1。加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功，增加带电粒子的动能。qU=Ek，2直线加速器，多级加速是多级加速装置的示意图，如图所示：加速器，(1)，直线加速器。根据动能定理，带电粒子经N极电场加速后增加的动能为：3直线加速器占用空间范围大。在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制。第二，回旋加速器，由美国物理学家劳伦斯于1932年发

3、明，在小空间内实现了多级加速。第二，工作原理：高能粒子是通过电场加速带电粒子和磁场偏转移动电荷获得的。这些过程是在两个D形盒子里完成的，这两个盒子是回旋加速器的核心部件，它们之间的缝隙很窄。1931年，加利福尼亚大学的劳伦斯提出了一个杰出的想法，即通过磁场的作用迫使带电粒子沿着磁极做螺旋运动，像卷尺一样卷起长电极，并发明了回旋加速器。第一个直径为27厘米的回旋加速器投入运行，它可以将质子加速到1mV。劳伦斯获得了1939年的诺贝尔物理学奖。(1)磁场效应：带电粒子以垂直于磁场方向的一定速度进入均匀磁场，然后在洛伦兹力的作用下作匀速圆周运动，洛伦兹力的周期与速度和半径无关。带电粒子每次进入“D”

4、形盒时移动相等的时间(半个周期)，然后进入与电场方向平行的电场加速。(2)电场效应：在回旋加速器的两个D型盒之间的窄间隙中存在一个周期性变化的均匀电场，带电粒子通过该区域时被加速。(3)交流电压：为了确保带电粒子每次通过窄间隙时都被加速，它们的能量不断提高。必须在窄间隙的两侧施加交流电压，其移动周期与D形盒中的带电粒子相同。当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大。如果D形盒子的半径是R，带电粒子的最终动能是：因此，为了增加加速粒子的最终能量，磁感应强度B和D形盒应该尽可能地增加。分析：加速电压越高，带电粒子每次加速的动能增量越大，回旋半径增加越多，导致D型箱内带电粒子回旋次数越少；相反，加速电压越低，粒子在D形盒子中旋转的次数就越多。可以看出，加速电压只影响带电粒子的总加速时间，而不影响速度和引出时相应的动能。因此，可以看出，提高B和增加R可以提高加速粒子的最终能量，这与加速电压无关。概述：回旋加速器利用两个D形盒的窄槽之间的电场加速带电粒子，并利用D形盒中的磁场偏转带电粒子。带电粒子能获得的最终能量与B和R有关，但与u无关。如果回旋加速器的磁场尽可能加强或D盒的半径增大，我们能使带电粒子获得任何高能吗？经过思考，本课总结如下：1 .带电粒子在磁场中的运动，平行磁感应线进入：匀速直线运动，垂直磁感应线进入：匀速圆周