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课件网) 带电粒子在匀强磁场中的运动 带电粒子平行射入匀强磁场会做什么运动？ 带电粒子垂直射入匀强磁场会做什么运动？ 思考:（不计带电粒子的重力） 【实验验证】 不加磁场时观察 电子束的径迹。 给励磁线圈通电， 在玻璃泡中产生沿 两线圈中心连线方 向，由纸内指向读 者的磁场，观察电 子束的径迹。 ν F 理论分析 沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。 复位 ． 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。 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。 【演示实验】 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径，与粒子的速度、磁场的磁感应强度有什么关系？ 思考与讨论 什么力提供带电粒子做匀速圆周运动的向心力？ 向心力的计算公式是什么？ 1.水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将（ ） · · · · · · · · · · · · · · · v a b I A.沿路径a运动,轨迹是圆 B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大 C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小 D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小 例与练 B 与 不垂直 拓展： 粒子的轨迹是一条螺旋线 “气泡室”照片 1.不同带电粒子的径迹半径为什么不一样？ 2.同一条径迹上为什么曲率半径会越来越小呢？ 提出问题：能否从气泡室中带电粒子的径迹得到启发设计一个仪器，将比荷不同、初速度几乎为零带电粒子分开？ 设计方案：设一个质量为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.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 质谱仪 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + - 速度选择器 照相底片 质谱仪的示意图 2、有三种粒子，分别是质子（ ）、氚核、（ ）和α粒子（ ）束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里），在下图中，哪个图正确地表示出这三束粒子的运动轨迹？（ ） 例与练 C 问题1：要认识原子核内部的情况，必须把核“打开”进行“观察”。然而，原子核被强大的核力约束，只有用极高能量的粒子作为“炮弹”去轰击，才能把它“打开”。那么怎样才能产生这些高能炮弹呢？ 加速器 加速器中的径迹为直线，其加速装置要很长很长 设计方案：多级加速器 多级加速器 加利佛尼亚斯坦福大学的粒子加速器 问题2：有没有什么办法可以让带电粒子在加速后又转回来被第二次加速，如此反复“转圈圈”式地被加速，加速器装置所占的空间不是会大大缩小吗？ 设计方案：回旋加速器 回旋加速器的原理 粒子获得最大速度 粒子获得最大动能 与加速电压无关！ 费米实验室环形加速器 ———美国伊利诺斯州 3、回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心的部分是分 别与高频交流电极相连的两个D形金属盒。两盒间的狭缝中形 成的周期性变化的电场，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底的匀强磁场中，如图所示。要增 大带电粒子射出的动能，则下列说法中正确的是（ ） 例与练 A.增大匀强电场间的加速电压 B.增大磁场的磁感应强度B C.减少狭缝间的距离 D.增大D形金属盒的半径 BD 1)圆半径r 2)周期T 小结: 2 v qvB m r = 2 r T v p = 半径r跟速率v成正比. 周期T跟圆半径r和速率v均无关. 带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动 洛伦兹力提供向心力 ... ...
