带电粒子在磁场中的运动第4课时组合场.pptVIP

4课时 带电粒子在组合场中的运动;应用1：质谱仪 如图，一质量为m，电荷量为q的粒子，从小孔A飘入电压为U的加速电场，然后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上。问：;2.质谱仪的工作原理：电荷量相同而质量有所差别的粒子，它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干普现状的线条，叫质谱线。每一条谱线对应于一定的质量。从谱线的位置可以知道圆周的半径r，如果再已知带电粒子的电荷量q，就可以算出带电粒子的质量。;练习：A、B是两种同位素的原子核，他们具有相同的电荷、不同的质量。为测定它们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上。如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是1.08：1，求A、B的质量之比。;应用2：回旋加速器 ; 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：;在磁场中做圆周运动,周期不变 每一个周期加速两次 电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同 电场一个周期中方向变化两次 粒子加速的最大速度由盒的半径决定 电场加速过程中,时间极短,可忽略;练习：回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电两极连接的D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒面的匀强磁场中如图。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f。则下列说法正确的是（ ） A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于 加速α粒子; ;例2：电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。???场区的中心为O，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过O点打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？;例3(2004川鄂湘吉理综，24)如图所示，在y0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y0的空间中存在匀强磁场，磁场方向垂直xy面(纸面)向外,一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y=h处的点 P1的速率为v0，方向沿x轴正方向，然后经过x轴上x=2h处的P2点进人磁场，并经过y轴上y=一2h处的P3点，不计重力。求 (1)电场强度的大小； (2)粒子到达P2时速度的大小和方向； (3)磁感应强度的大小;例4（07四川）如图所示，在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方形的匀强电场，场强大小为E。在其它象限中存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。A是y轴上的一点，它到座标原点O的距离为h；C是x轴上的一点，到O点的距离为l ，一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域，继而通过C点进入大磁场区域，并再次通过A点。此时速度 方向与y轴正方向成锐角。不计重 力作用。试求： （1）粒子经过C点时速度的大小 和方向； （2）磁感应强度的大小B。;例5： 如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E．一质量为m，电量为－q的粒子从坐标原点O沿y轴负向射出．经过一段时间粒子到达x轴上的A点，A点与点O的距离为L．若不计重力，求 (1)此粒子射出时的速度v (2)要求粒子在磁场中的运动时 间最短，则粒子的速度多大？ 在电场中向y轴负向运动的最大 距离为多少？ (3)求在问题(2)中粒子运动的总 路程和总时间．; 5课时 电荷在复合场中的运动 1、直线运动 （a）、电荷在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运 动 时，一定是做匀速直线运动。 （b）、解题方法：F合=0 ; 2、圆周运动 电荷在复合场中如果做匀速圆周运动，只能是洛伦兹力提供向心力。（其它力的合力为零才能实现。） 由于物体做匀速圆周运动的条件是：所受合外力大小 恒定、方向时刻和速度方向垂直。;一、速度选择器 重力可忽略，运动方向相同而速率不同的正粒子射入正交电磁场中，轨迹不发生偏转的条件： qBv=qE 得V=