3.6带电粒子在匀强磁场中的运动ssm课件

1、1.演示实验,（1）电子枪：通电后，发射电子，通过电场加速使电子获得速度。,【洛伦兹力演示仪】,（2）玻璃泡：封闭低压水银蒸汽，电子通过时发出辉光，显示出电子的径迹。,（3）励磁线圈：通电后产生匀强磁场,1.演示实验,（1)不加磁场时电子束的轨迹如何？,【演示与提问】,（2)给励磁线圈通上顺时针的电流，产生什么方 向的磁场？电子束运动轨迹如何？,（3)保持电子枪的加速电压不变，增大励磁线圈的电流，电子束运动轨迹如何？,+,2.分析推导,【思考讨论】,思路：研究圆周运动的受力与运动的基本方程是什么？,问题：带电粒子在匀强磁场中做什么运动？轨迹半径与粒子的速度、磁场的磁感应强度有什么关系？,推导：

2、试画出演示实验中电子枪射出时的电子的受力示意图和电子的运动轨迹，标出轨迹圆心。 已知电子的质量为m，电荷量为e，所在磁场的磁感应强度为B,电子枪射出的电子速度为v，试推导电子在磁场中运动的轨迹半径。,1.氘核( )、氚核( )、氦核( )都垂直磁场方向，从同一点射入无边际的匀强磁场，求以下几种情况下，它们轨道半径之比及周期之比各是多少？（1）以相同速率射入磁场；（2）以相同动能射入磁场,3.应用理解,【解决问题】,2.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， (不计粒子的重力）则 (1)到

3、达点与P点相距多远？ (2)粒子经过多长时间再次到达隔板？,O,3.应用理解,【解决问题】,【变式】 如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？在磁场中运动的时间差是多少？,M,N,B,O,v,答案为射出点相距,时间差为,关键是找圆心、求半径和用对称。,3.应用理解,【解决问题】,带电粒子做圆周运动的分析方法圆心的确定,（）已知入射方向和出射方向,可以通过入射点和出射点分别作垂直与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,3.应用理解,【方法归纳】,（）已知入

4、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，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心,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,（）相对的弦切角（ ）相等，与相邻的弦切角（ ）互补， 即 ,(偏向角）,3.应用理解,【解决问题】,带电粒子做圆周运动的分析方法半径的确定计算,利用偏转角（即圆心角） t=T/ 360可求出粒子在磁场中运动的时间,3.应用理解,【解决问题】,带电粒子做圆周运动的分析方法时间的确定计算,2.结构与原理：,加速

5、电场：使带电粒子加速 v=,偏转磁场区：使带电粒子轨迹发生偏转，并被拍照,偏转半径 r= =,2.发明者：阿斯顿（汤姆生的学生 ）,1.用途：精密测量带电粒子质量和分析同位素（测荷质比）的仪器,4.实际应用,【质谱仪】,mv2=qU,mv/qB,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：,（一）、直线加速器,4.实际应用,【加速器】,斯坦福大学的加速器,4.实际应用,【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

6、,(二)、回旋加速器,4.实际应用,【加速器】,1、结构： 两个D形盒及两个大磁极 D形盒间的窄缝 高频交流电,（二）、回旋加速器,4.实际应用,【加速器】,2.作用：产生高速运动的粒子,3.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。,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.,4.实际应用,【加速器】,4.注意,（1）带电粒子在匀强磁场中的运动周期 跟运动速率和轨道半径无关，对于一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的。,（2）交变电场的