〔2015高二物理〕3.6带电粒子在匀强磁场中的运动.pptVIP

带电粒子在匀强磁场中的运动 一、带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场的运动： 1、实验探究：匀速圆周运动 2、实验探究： 半径与磁感应强度和速度的关系： B越大，R越小；V越大，R越大。 3、理论探究： 二、质谱仪： 三、回旋加速器 2、电子e垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？ 〔回顾与思考〕 1、如图所示，长通电螺线管中通以正弦交流电，一个电子（重力不计）沿着螺线管的中心轴线飞入，则电子在螺线管内的运动是（　　） A.?螺旋线运动 B.?匀变速运动 C.?匀速直线运动 D.?加速直线运动 C F §3.6带电粒子在匀强磁场中的运动 －－不计重力 f=0 v B 1、带电粒子在匀强磁场中的运动 （1）当 v//B 进入 作匀速直线运动 （2）当v⊥B进入 洛伦兹力演示仪　 电子枪 加速电压 励磁线圈 S N 励磁电流 播放 作匀速圆周运动 只改变速度方向 ，不改变速度大小（动能）。 v f v f f （2）当v⊥B进入 ①受力特点： 只受洛仑兹力 方向 (变力) 作用 特点 v 永不做功 产生a向 指向圆心 思考：带电粒子电量q、质量m，以速度v在匀强磁场B中做匀速圆周运动，其轨道半径r和周期T为多大呢？ 1. 向心力来源？ 3. 运动T与v、r的关系　　　　 4. 向心力大小表达式　　　　　　　　 洛伦兹力 2 . 匀速圆周运动条件：　 只受洛伦兹力 匀强磁场 v B 分析： ②运动规律 运动半径 运动周期 穿行时间 t＝ 运动圆心角θ(弧度) 2π T v θ F洛 F洛 运动圆心角 θ 或t＝ 运动圆心角θ(度) 360 T 〔字母/数字运算〕 〔数字运算〕 ？ 一带电粒子垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子的一段运动径迹如图，径迹上每一小段可近似看成圆弧，由于带电粒子的运动使沿途的空气电离，粒子的动能逐渐减小（电量不变），从图中情况可以确定（　　　　） A、粒子从a到b，带正电 Ｂ、粒子从b到a，带正电 Ｃ、粒子从a到b，带负电 Ｄ、粒子从b到a，带负电 × × × × × × × × × × × × a。 b。 Ｂ 例 如图，在半径为R的圆 形空间有垂直纸面向里的匀强磁场B ，一带电粒子(m、q)从A点以速度v垂 直于B正对O射入，从C点射出， ∠AOC为120°，则该带电粒子 在磁场中运动的时间为 . v O A C 例 F洛 F洛 O/ r R θ t＝ θ(度) 360 T＝ 1 6 T 念念不忘 ③处理方法 关键： A.圆心的确定： 入射和出射点F洛方向，延长线交点为圆心。 平面几何知识，一般需构建Rt△ B.半径的确定： 利用圆心角或弦切角，t= T。 C.运动时间的确定： 画轨迹、找圆心、定半径、求时间 工具： 圆规、直尺、三角板、手 规律 结论 要领： 2、应用一：质谱仪 （1）作用：测量带电粒子质量和分析同位素 （3）工作原理： qU=m v2/2- 0 速度选择器 磁场偏转（半圆） 电压U加速 q v B1=E q q v B2 = m v2 / r （2）构造： 问题:为什么要制造加速器? 在现代物理学中,为了探索原子核的结构和得到各种元素的同位素,研究人员需要大量的高能粒子去轰击原子核,由此研究制造出能在实验室里产生大量高能粒子的加速器. 3、应用二：回旋加速器 加速器的种类 1.普通加速器 2.直线加速器 3.回旋加速器 (1)普通加速器 + U + 缺点：带电粒子通过普通加速器能获得的能量EK一般只能达到几十万到几百万电子伏(ev). 获得的能量: 所有加速器加速原理： 每次加速 W0=qU=△Ek 0 Um —Um U/v T 2T U~ 1 2 3 4 靶 演 示 + + 二.直线加速器 直线加速器有多个加速电场,从而能使带电粒子获得更大的能量. A 思考: 带电粒子穿越第n个圆筒时的动能为多大? 回旋加速器主要由D形盒、强电磁铁、交变电源、粒子源、引出装置等组成. 1.构造 三.回旋加速器 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×