3.6 带电粒子在运强磁场中的运动精品.pptVIP

回旋加速器中磁场的磁感应强度为1T，用以加速a粒子时，电极应采用多大频率的交流电？如果粒子在回旋加速器的轨道半径为1m时被引出，则射出的动能为多少？（已知a粒子质量m=4*1.66*10-27kg 电荷量为q=2*1.6*10-19c） 第三章 磁场 §3.5 带电粒子在匀强磁场中的运动 复习 1、洛伦兹力的概念： 运动电荷在磁场中受到的作用力。 通电导线在磁场中所受到的安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。 2、洛伦兹力的大小 F=qvBsina (B与v的夹角) 3、洛伦兹力的方向 左手定则判定 洛伦兹力垂直于ν与Β所在的平面 4、洛伦兹力始终不做功 F始终垂直于v，故洛伦兹力不做功，只改变速度方向 思考：带电粒子在磁场中究竟做何种运动？ 2、当粒子垂直于磁场运动时， 合力方向始终垂直于速度方向指向圆心，大小恒定。洛伦兹力提供向心力。 r v m F = 2 洛 1、当粒子平行于磁场运动时， 带电粒子不受洛伦兹力， 将做匀速直线运动。 粒子始终受到与速度方向垂直的洛伦兹力， 且速度大小不变，方向时刻改变，故粒子将做匀速圆周运动。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? V + F V + F 环形线圈 电子射线管 洛伦兹力演示仪 V V f f 线圈未通电时，B=0 线圈通电时，B≠0 方向垂直线圈平面向里 实验演示 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 （1）圆周运动的轨道半径： （2）圆周运动的周期： 周期T与运动速度及运动半径无关 周期T取决于该粒子的比荷！ 匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力； V + F 【1】同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中，其运动轨迹如图所示，则可知 　　 （1）带电粒子进入磁场的速度值有几个？ 　　 （2）这些速度的大小关系为?? ． 　　 （3）三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用 时间关系为????? ． V 1 2 3 3个 V3V2V1 t1=t2=t3 练一练 【2】电子、质子、氘核、氚核以同样的速度垂直射入同一匀强磁场做匀速圆周运动，其中轨道半径最大的是（ ） A．电子 B．质子 C．氘核 D．氚核 分析：根据 ，由于四个粒子的电量 是相等的，而氚核的质量最大，所以半径最大。 D 若是以相同的动能垂直射入该磁场呢？ V V V V 3、如何确定粒子运动的半径？ 粒子转过的角度为速度矢量转过的的角度 两速度垂线的交点即为圆心 V V 3、带电粒子做圆周运动的分析方法 （1）几个有关的角及其关系： Ａ v v O’ α Ｂ θ θ θ‘ Φ(偏向角） φ=α φ=α=2θ 3、带电粒子做圆周运动的分析方法 （2）确定圆心： 已知入射方向和出射方向, 作与速度垂线交点就是圆弧轨道的圆心。 已知入射出射点的位置时，半径与弦中垂线的交点就是圆弧轨道的圆心。 V P M O V0 A B O V 3、带电粒子做圆周运动的分析方法 （3）确定半径：一般利用几何知识，常用解三角形的方法。 （4）确定运动时间：利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于计算出圆心角的大小，由公式可求出运动时间。 d B e θ v 【3】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=? d B e θ v ?【4】如图所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀强磁场，方向垂直圆所在平面向里．一带负电的质量为m电量为q粒子，以速度V从A点沿半径AO的方向射入，并从C点射出磁场．∠AOC＝120o．则此粒子在磁场中运行的时间t＝__________．(不计重力)． A B R v v O 120° C A B R v v O 120° C 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上求： （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 解答： 二、实际应用 加速电场：使带电粒子加速 v= 偏