




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、第三章磁场,第6节带电粒子在匀强磁场中的运动,五华县田家炳中学 魏志钟,复习回顾:,1、洛伦兹力的大小和方向如何确定?,2、洛伦兹力有什么特点?,思考: 上图中带电粒子在匀强磁场中将做什么运动?,例题:判断下图中带电粒子(电量q,重力不计)所受洛伦兹力的大小和方向:,一、带电粒子在匀强磁场中的运动,问题1:带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态? (重力不计),问题2:带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态? (重力不计),匀速直线运动,励磁线圈:作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场.,加速电场:作用是改变电子束出射的速度.,电子枪:射出电子,1、构造:,实验:洛伦兹力演示仪,工作
2、原理:由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸汽发出辉光,显示出电子的径迹.,实验:,(1)洛伦兹力演示仪,(2)实验结论,沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,在匀强磁场中做匀速圆周运动.,磁感应强度不变,粒子射入的速度增加,轨道半径也增大。,粒子射入速度不变,磁感应强度增大,轨道半径减小。,(3)理论分析,因为:洛仑兹力总与速度方向垂直. 所以:洛仑兹力不改变速度大小, 洛仑兹力的大小也就不变. 结论:沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,在匀强磁场中做匀速圆周运动。 由洛仑兹力提供向心力。,自主学习:,推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径r和运动周期T,与粒子的速度v和磁感
3、应强度B的关系表达式.,1)圆周运动的半径,2)圆周运动的周期,带电粒子在匀强磁场中的圆周运动,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(图3.6-4)。 求粒子进入磁场时的速率。 求粒子在磁场中运动的轨道半径。,质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的,他用质谱仪发现了氖20和氖22,证实了同位素的存在。现在质谱仪已经是一种十分精密的仪器,是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。,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,2、基本原理,将
4、质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场,由于粒子质量不同,引起轨迹半径不同而分开,进而分析某元素中所含同位素的种类,3、推导,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,qU=Ek,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:,加速器,(一)、直线加速器,由动能定理得带电粒子经n极的电场加速后增加的动能为:,3直线加速器占有的空间范围大,在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制,二、回旋加速器,11932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,实现了在较小的空间范围内进行多级加速 2工作原理:利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动
5、电荷的偏转作用来获得高能粒子,这些过程在回旋加速器的核心部件两个D形盒和其间的窄缝内完成。,二、回旋加速器,(1)磁场的作用:带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后,并在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,其周期和速率、半径均无关,带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间(半个周期)后平行电场方向进入电场中加速 (2)电场的作用:回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D形盒正对截面的匀强电场,带电粒子经过该区域时被加速 (3)交变电压:为了保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速,使之能量不断提高,须在窄缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压,带电粒子的最终能量,
6、当带电粒子的速度最大时,其运动半径也最大,由r=mv/qB得v= rqB/m,若D形盒的半径为R,则带电粒子的最终动能:,所以,要提高加速粒子的最终能量,应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径R,小结:,回旋加速器利用两D形盒窄缝间的电场使带电粒子加速,利用D形盒内的磁场使带电粒子偏转,带电粒子所能获得的最终能量与B和R有关,与U无关,知识回顾:,带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态,带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态,为匀速直线运动。,为匀速圆周运动。,条件:由洛仑兹力提供向心力。,1)圆周运动的半径,2)圆周运动的周期,即时应用(即时突破,小试牛刀) 1.在匀强磁场中,一个带电粒子做匀速圆周
7、运动,如果又垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场,则() A粒子的速率加倍,周期减半 B粒子速率不变,轨道半径减半 C粒子的速率减半,轨道半径变为原来的1/4 D粒子速率不变,周期减半,2、如图,水平导线中有电流I通过,导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同,则电子将( ),A.沿路径a运动,轨迹是圆 B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大 C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小 D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小,B,课堂练习,即时应用(即时突破,小试牛刀) 3.(2010年德州模拟)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图368所示这台加速器由两个铜质D形盒
8、D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是() A离子由加速器的中心附近进入加速器 B离子由加速器的边缘进入加速器 C离子从磁场中获得能量 D离子从电场中获得能量,图368,AD,解题方法:三定(定圆心、定半径、定轨迹),F,O,R,交点到切线的距离为半径,力的作用线的交点为圆心,1)已知入射方向和出射方向时,可以作通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线,两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心,,1)已知入射方向和出射方向时,带电粒子在运强磁场中运动的应用类型:,O,V,确定圆心和半径,2)已知入射方向和出射点的位置时,可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其中垂线,
9、这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心,2)已知入射方向和出射点的位置时,4、如图所示,质量为为m、电量为q的带电粒子,经电压为U加速,又经磁感应强度为B的匀强磁场后落到图中D点,求A、D间的距离和粒子在磁场中运动的时间。,课堂练习,5、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,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=?,O,【分析】过入射点和出射点粗略画出电子的轨迹,作入射点和出射点的速度垂线交于一点O即为圆心,过出射点作磁场左边界的垂线,由几何知识求半径:r=d/sin ,结
10、合牛顿第二定律qvB=mv2/r得,m=2deB/v,电子在磁场中的运动时间为 t=( /3600)T=(1/3)(2m/qB)= d/3v,课堂练习,6、如图所示,在半径为r的圆形区域内,有一个匀强磁场,一带电粒子以速度v0从M点沿半径方向射入磁场区,并由N点射出,O点为圆心,MON=120,求粒子在磁场区的偏转半径R及在磁场区中的运动时间。(粒子重力不计),O,N,圆形磁场区 。画好辅助线(半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线),偏角:,经历时间:,注意:对称性,在圆形磁场区域内, 沿径向射入的粒子,必沿径向射出。,变式训练5长为l的水平极板间,有垂直纸面向里的匀强磁场,如图3616所示,磁感应强度为B,板间距离也为l,板不带电,现有质量为m、电荷量为q的正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v 水平射入磁场
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 共同富裕背景下国有企业绿色发展的理论基础
- 创新创业教育在大学生使命感形成中的价值
- 残疾人就业服务体系建设与优化
- 餐饮企业股权转让及品牌使用权协议范本
- 口袋公园景观设计实 用手册
- 2025至2030中国电加工设备行业发展趋势分析与未来投资战略咨询研究报告
- 2025至2030中国远程医疗行业发展趋势与前景动态分析报告
- 2025至2030中国素食食品行业发展趋势分析与未来投资战略咨询研究报告
- 2025至2030动漫图书出版行业项目调研及市场前景预测评估报告
- 酒店行业传染病突发应急预案及报告流程
- 2025年极兔速递有限公司招聘笔试参考题库含答案解析
- 截瘫患者的并发症及护理
- 《大模型原理与技术》全套教学课件
- 民族宗教理论政策知识竞赛考试题及答案
- 外贸佣金合同模板英文
- 中国货权风险判例研究报告 2024 -供应链企业篇
- 【五升六暑期阅读】专题10.环境描写及其作用-2024年五升六暑期阅读专项提升(统编版)5
- DL∕T 1057-2023 自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件
- 【电商直播对消费者购买行为影响:以抖音直播为例开题报告1800字】
- 抑郁病诊断证明书
- 气体分析仪检定规程
评论
0/150
提交评论