带电粒子在匀强磁场中的运动.ppt

带电粒子在匀强磁场中的运动[问题]：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：
亥姆霍兹线圈实验：当前\共有75页\编于星期五\19点实验：带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子运动轨迹的半径粒子运动方向与磁场有一夹角（大于0度小于90度）轨迹为螺线通过威尔逊云室显示的正负电子在匀强磁场中的运动径迹通过格雷塞尔气泡室显示的带电粒子在匀强磁场中的运动径迹例1：一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如下图所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)．从图中情况可以确定例2：一个质量为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，其初速度几乎为零，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。
（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。

可见半径不同意味着比荷不同，意味着它们是不同的粒子质谱仪质谱仪图片二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期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．两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。1931年，加利福尼亚大学的劳伦斯提出了一个卓越的思想，通过磁场的作用迫使带电粒子沿着磁极之间做螺旋线运动,把长长的电极像卷尺那样卷起来，发明了回旋加速器，第一台直径为27cm的回旋
回速器投入运行，它能将质子
加速到1Mev。

1932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,1939年劳伦斯获诺贝尔物理奖。工作原理：利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动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。当前\共有75页\编于星期五\19点交变当前\共有75页\编于星期五\19点带电粒子的最终能量当前\共有75页\编于星期五\19点例3：关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是：3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定例4：垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为d的条形区域内，磁感应强度为B．一个质量为m、电量为q的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方向从α点垂直飞入磁场区，如图所示，当它飞离磁场区时，运动方向偏转θ角．试求粒子在磁场中运动的时间t．2.确定圆心方法：3、确定半径：
一般利用几何知识，常用解三角形的方法。四、带电粒子在磁场中运动情况研究如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质量m、电量q、若它以速度v沿与虚线成300、900、1500、1800角分别射入，请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其在磁场中运动的时间。1、圆周运动进出同一边界：【例2】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？射出的时间差是多少？【例3】如图所示，虚线所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动的方向与原入射方向成θ角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间的相互作用力及所受的重力。求：
（1）电子在磁场中运动轨迹的半径R；
（2）电子在磁场中运动的时间t；
（3）圆形磁场区域的半径r。解：五、临界问题本课小结：【例题】如图所示，质量为m，带电量为q的正电荷从长、宽均为d的板中间位置射入匀强磁场，磁感应强度为B，要使电荷不从板间射出，则电荷的速度满足什么条件？【练习】
1、如图所示，一束电子（电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场时的速度方向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2、如图所示，分界面MN右侧是区域足够大的匀强磁场区域，现由O点射入两个速度、电量、质量都相同的正、负粒子，重力不计，射入方向与分界面成角，则
A、它们在磁场中的运动的时间相同
B、它们在磁场中圆周运动的半径相同
C、它们到达分界面是的速度方向相同
D、它们到达分界面的位置与O的距离相同3、在半径为R＝0.02m的圆内有B＝2.0×10-3T的匀强磁场，一个电子从A点沿AO方向射入磁场，如图所示，离开磁场时电子获得600的偏转角度，试求电子的速度大小和在磁场中运动的时间(电子me=9.1×10-31kg电量e=1.6×10-19C)4、一个质量为m、电量为q的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v沿与x正方向成600角的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射入第二象限（如图）求匀强磁场的磁感应强