3 6带电粒子在磁场中的运动.pptVIP

典例展示 有一质量为 m电量为q的带正电的小球在绝缘平面上,并处在磁感应强度为B方向垂直纸面向里的匀强磁场中,如图所示,为了使小球飘离地面,匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少?方向如何? 带电粒子在匀强电场中的运动 1)直线运动 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： 巩固练习1 电子质量m=9×10-31kg,电量为e,若让电子以速度V=1.6×109m/s沿着与磁场垂直的方向射入B=3.0×10-4T的匀强磁场中。求电子做匀速圆周运动的半径和周期。 三、几个重要应用 1）粒子速度选择器 巩固练习2 如图所示，为一速度选择器的原理图，K为电子枪，由枪中沿虚线KS方向射出的电子速率大小不一，当电子通过方向互相垂直的匀强磁场和匀强电场时，只有一定速率的电子能沿直线前进并通过小孔S，设板间电压为300V，板间距为5cm，垂直纸面的匀强磁场为B=0.06T，求： （1）磁场的指向是向里还是向外？ （2）速度为多大的电子才能通过小孔？ 三、几个重要应用 2）磁流体发电机 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）。 ⑴求粒子进入磁场时的速率。 ⑵求粒子在磁场中运动的轨道半径。 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）。 ⑴求粒子进入磁场时的速率。 ⑵求粒子在磁场中运动的轨道半径。 小结:有界磁场专题的三个确定 1、定圆心：速度与半径垂直 5、如图所示，比荷为e/m的电子垂直射入宽为d，磁感应强度为B的匀强磁场区域，则电子能穿过这个区域至少应具有的初速度v0大小为多少？ 总结：临界条件的寻找是关键。 2、临界问题： * + × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × B mg/qB 水平向左 :V与E平行/加速或减速 2)类平抛运动 :V与E垂直 3)圆周运动 :引力场和电场共存(复合场) 带电粒子在匀强磁场中的运动 1)匀速直线运动 2)匀速圆周运动。 - B v + v × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × B + F V与B平行 V与B垂直 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 + v × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × B + F 二、圆周运动的半径和周期 R= mv qB 半径： 周期： T= 2πm qB 洛仑兹力提供向心力 + + + + + + + - - - - - - - v × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × B E O 把具有某一特定速度的粒子选择出来的装置 +q BqV=q E V= B E K S + - （1）垂直纸面向里 （2）105m/s BqV=q E=qU/d ε= BdV . . . . . . . . . . . . B B A q 等离子体 V + + + - - - 正负离子在磁场中向AB偏转使AB间产生电势差 电动势 3）质谱仪 三、几个重要应用 解：(1)粒子进入在电场中加速时，由动能定理有： mV2=qU 2 1 则：V= 2qU/m (2)又由圆周运动可知： BqV=mV2/r B 1 2mU/q 得r= m= r2B2q/2U 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、比荷和分析同位素的重要工具。 3）质谱仪 三、几个重要应用 4) 回旋加速器 转圈圈式加速 练习：回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求： （1） 粒子的回转周期是多大？ （2）高频电极的周期为多大？ （3） 粒子的最大动能