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课件网) 带电粒子在匀强磁场中的运动 （第1课时） 学习目标 １、掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并用它们解答有关问题。 ２.理解质谱仪和回旋加速器的工作原理，并会进行有关计算。 如电子,质子,α粒子,正负离子等. 一般都不考虑重力(但并不能忽略质量). 如带电小球、液滴、尘埃等.除有说明或暗示外,一般都考虑重力. 2、电子平行射入匀强磁场做什么运动 3、电子垂直射入匀强磁场做什么运动 匀速直线运动 匀速圆周运动 问题导学：阅读教材P99-101页，同时思考以下问题 1、在学习带电粒子在电场中偏转时，有哪些粒子可以忽略重力？哪些不可以忽略重力？ 精讲 一：带电粒子在匀强磁场中的运动 １：带电粒子在匀强磁场中的运动形式（忽略重力） （１）V//B时： 匀速直线运动 （２）V B时： ┻ F v + F v + F v + 电子垂直进入磁场中时，仅受洛伦兹力，此洛伦兹力不做功。故电子速度大小不变，同时洛伦兹力与速度垂直，起到了向心力的作用，故在磁场中做匀速圆周运动。 （理论分析） 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 ①不加磁场时观察电子束的径迹 ②给励磁线圈通电,观察电子束的径迹 ③保持出射电子的速度不变,改变磁感应强度,观察电子束径迹的变化 ④保持磁感应强度不变,改变出射电子的速度,观察电子束径迹的变化 2)实验演示 ２.实验验证 （1）半径特征： （2）周期特征： 周期T与V及R无关 ３：带电粒子做匀速圆周运动的规律 例题：一带电粒子沿垂直于磁场方向运动，它的一段径迹如下图所示。径迹上的每一小段都可视为圆弧，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变），由图可以确定此粒子带____电；其运动方向从__ __向__ __运动（用a、b表示） b a 正 B b a A B 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,其初速度几乎为零,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. (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 偏 转 ： 二、实际应用 1、质谱仪：精密测量带电粒子质量和分析同位素（测荷质比）的仪器 。 （1）．加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU= Ek． （2）．直线加速器，多级加速 如图所示是多级加速装置的原理图： ２.直线加速器 ～ 粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同 （3）．直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制． (2)原理 (1)磁场的作用：偏转回旋 (2)电场的作用：加速 (3)交变电压的作用：保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速 3：回旋加速器 (1)、结构： ① 两个D形盒及两个大磁极 ② D形盒间的窄缝 ③ 高频交流电 + － 问题1：粒子被加速后，运动速率和运动半径都会增加，它的运动周期会增加吗？ 问题2：在回旋加速器中，如果两个D型盒不是分别接在高频交流电源的两极上，而是接在直流的两极上，那么带电粒子能否被加速？请在图中画出粒子的运动轨迹。 周期T跟圆半径r和速率v均无关.T不变 问题3：要使粒子每次经过电场都被加速，应在电极上加一个 电压。 交变 根据下图，说一说为使带电粒子不断得到加速，提供的电压应符合怎样的要求？ 交变电压的周期TE = 粒子在磁场中运动的周期TB 问题4：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U， 求:(1)从出口射出时，粒子的速度v=？ （2）从出口射出时，粒子的动能Ek=？ （3）要增大粒子的最大动能可采取哪些措施？ D V=？ U B 解： ... ...
