带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动-邵东一中课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,带电粒子在磁场中的运动,(,三）,带电粒子在磁场中的运动(三）,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：,F,一、运动形式,1,、匀速直线运动。,2,、匀速圆周运动。,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,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力就是它做圆周运动的向心力,学生自己推导半径和周期表达式。,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力就是它做圆周运动,（,3,）粒子运动方向与磁场有一夹角 （大于,0,度小于,90,度）,轨迹为螺线,（3）粒子运动方向与磁场有一夹角,例题：一个质量为,m,、电荷量为,q,的粒子，从容器下方的小孔,S,1,飘入电势差为,U,的加速电场，然后经过,S,3,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,）。,求粒子进入磁场时的速率。,求粒子在磁场中运动的轨道半径。,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和分析同位素的重要工具。,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,带电粒子在汽泡室运动径迹的照片。有的粒子运动过程中能量降低，速度减小，径迹就呈螺旋形。,带电粒子在汽泡室运动径迹的照片。有的粒子运动过程中能量降低，,2,回旋加速器,1,直线加速器,2回旋加速器 1直线加速器,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：,（,1,）粒子的回转周期是多大？,（,2,）高频电极的周期为多大？,（,3,）粒子的最大动能是多大,？,（,4,）粒子在同一个,D,形盒中相邻两条轨道半径之比,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，,1,、如图所示，一束电子（电量为,e,）以速度,v,垂直从,A,点射入磁感应强度为,B,，宽度为,d,的匀强磁场中，且与磁场的边界垂直，通过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是,30,，则：,电子的质量是,，,通过磁场的时间是,。,30,0,v,B,A,B,v,d,一、磁场作用下粒子的偏转,1、如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直从A点射入磁感,2.,图中,MN,表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为,B,。一带电粒子从平板上的狭缝,O,处以垂直于平板的初速,v,射入磁场区域，最后到达平板上的,P,点。已知,B,、,v,以及,P,到,O,的距离,l,不计重力,求此粒子的电荷,q,与质量,m,之比。,P,O,M,N,B,v,l,解：,粒子初速,v,垂直于磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圆周运动，设其半径为,R,，,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，,有,qvB=mv,2,/R,因粒子经,O,点时的速度垂直于,OP,故,OP,是直径，,l,=2R,由此得,q/m=2v,B,l,2.图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强,3,、长为,L,的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁场强度为,B,，板间距离也为,L,，板不带电，现有质量为,m,，电量为,q,的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁场以速度,v,平行,极板射入磁场，欲使粒,子不打在极板上，则粒,子入射速度,v,应满足什,么条件？,+q,m,v,L,L,B,3、长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，,4,、如图所示，在第一象限有磁感应强度为,B,的匀强磁场，一个质量为,m,，带电量为,+q,的粒子以速度,v,从,O,点射入磁场，,角已知，求粒子在磁场中飞行的时间和飞离磁场的位置（粒子重力不计）,4、如图所示，在第一象限有磁感应强度为B的匀强磁场，一个质量,1.,如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质量,m,、电量,q,、若它以速度,v,沿与虚线成,30,0,、,60,0,、,90,0,、,120,0,、,150,0,、,180,0,角分别射入，请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其在磁场中运动的时间。,二、有界磁场问题：,1.如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质量m、电,入射角,30,0,时,入射角300时,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动-邵东一中课件,入射角,150,0,时,入射角1500时,粒子在磁场中做圆周运动的对称规律：,从同一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。,1,、两个对称规律：,粒子在磁场中做圆周运动的对称规律：1、两个对称规律：,2,、如图所示，在,y0,的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度为,B,。一个正电子以速度,v,从,O,点射入磁场，入射方向在,xy,平面内，与,x,轴正向的夹角为,。若正电子射出磁场的位置与,O,点的距离为,L,，求正电子的电量和质量之比？,思考：如果是负电子,那么，两种情况下的时间之比为多少？,2、如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面,圆形磁场区,。画好辅助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线）,v,r,A,r,v,A,v,R,O,偏角：,经历时间：,注意：对称性，,在圆形磁场区域内，,沿径向射入的粒子，必沿径向射出。,圆形磁场区。画好辅助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线）,3,、如图所示，在半径为,r,的圆形区域内，有一个匀强磁场，一带电粒子以速度,v,0,从,M,点沿半径方向射入磁场区，并由,N,点射出，,O,点为圆心，,MON=120,，求粒子在磁场区的偏转半径,R,及在磁场区中的运动时间。（粒子重力不计）,3、如图所示，在半径为r的圆形区域内，有一个匀强磁场，一带电,