带电粒子在匀强磁场中的运动VIP专享VIP免费

学习目标：1.理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，在匀强磁场中做匀速圆周运动.2.会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题。知道质谱仪的工作原理。3.知道回旋加速器的基本构造、工作原理及用途。3.6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?问题2:带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态?匀速直线运动1)带电粒子仅在洛伦兹力的作用下,粒子的速度大小有没有变化?2)洛伦兹力如何变化?匀速圆周运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动实验演示洛伦兹力演示仪亥姆霍兹线圈电子枪磁场强弱选择挡加速电压选择挡一、带电粒子在匀强磁场中的运动工作原理:由电子枪发出的电子射线可以使管的低压水银蒸汽发出辉光,显示出电子的径迹③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②加速电场：作用是改变电子束出射的速度①电子枪：射出电子构造:1.洛伦兹力演示仪一、带电粒子在匀强磁场中的运动1)不加磁场时观察电子束的径迹2)给励磁线圈通电,观察电子束的径迹3)保持初射电子的速度不变,改变磁感应强度,观察电子束径迹的变化4)保持磁感应强度不变,改变出射电子的速度,观察电子束径迹的变化1.不加磁场时电子束的径迹直线实验结论:一、带电粒子在匀强磁场中的运动3.磁场强度不变,粒子射入的速度增加,轨道半径也增大4.粒子射入速度不变,磁场强度增大,轨道半径减小2.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，洛伦兹力提供了带电粒子做匀速圆周运动所需的向心力1）圆周运动的半径2）圆周运动的周期3.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和磁场的强度B的关系表达式RvmqvB2qBmvRvRT2qBmT2一、带电粒子在匀强磁场中的运动在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子,轨道半径跟运动速率成正比;周期跟轨道半径和运动速率均无关例题1：质子和α粒子组成的离子束以相同的速度垂直进入同一匀强磁场，它们能分开吗？答案：能否分开应由半径是否相同来确定．质子的电荷数是α粒子的1/2，质量数是α粒子的1/4，由r＝mv/qB，可得2rp＝rα.可见若两者一起进入磁场偏转，在动能相等的条件下，其轨道是相同的，即能分开.例题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，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）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。(1)质谱仪：用来分析各种元素的同位素并测量其质量及含量百分比的仪器．(2)构造：如下图所示，主要由以下几部分组成：①带电粒子注射器②加速电场(U)③速度选择器(B1、E)④偏转磁场(B2)⑤照相底片1.质谱仪二、实际应用二、实际应用2．直线加速器思考:多级直线加速器的缺点是什么?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。3、回旋加速器3、回旋加速器+-+-~情景切入自主研习走出误区探究目标课后强化作业题型设计要点探究(1)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．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时，只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其中周期与速率和半径无关，使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间(半个周期)后，平行于电场方向进入电场中加速．②交流电压：为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个周期与粒子在磁场中运动周期相同的交流电压．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。1939年劳伦斯获诺贝尔物理奖。情景切入自主研习走出误区探究目标课后强化作业题型设计要点探究1.质子（H）和α粒子（He）在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动，由此可知质子的动能Ek1和α粒子的动能Ek2之比E...