帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件-人教版

3.6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)3.6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況1、找圓心：方法---2、定半徑：3、確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間：注意：θ用弧度表示幾何法求半徑向心力公式求半徑帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況1、找圓心：方法---注意：θ用弧度3、如圖所示，在直線MN的右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直向里。電子(電量e、質(zhì)量m)以速度v從MN上的孔A，垂直于MN方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，途經(jīng)P點(diǎn)，并最終打在MN上的C點(diǎn)、已知AP連線與速度方向的夾角為θ，不計(jì)重力。求（1）A、C之間的距離（2）從A運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用的時(shí)間。ANMPvθCO3、如圖所示，在直線MN的右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方【例題】如圖所示，在POQ區(qū)域內(nèi)分布有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，有一束正離子流（不計(jì)重力），沿紙面垂直于磁場(chǎng)邊界OQ方向從A點(diǎn)垂直邊界射入磁場(chǎng)，已知OA=d，∠POQ=45°，離子的質(zhì)量為m、帶電荷量為q、要使離子不從OP邊射出，離子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度最大不能超過多少？POQA××××××××××由幾何關(guān)系有：由洛倫茲力提供向心力有解之：解：【例題】如圖所示，在POQ區(qū)域內(nèi)分布有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁（一）質(zhì)譜儀二、實(shí)際應(yīng)用1.構(gòu)造①帶電粒子注入器③速度選擇器（E、B1)⑤照相底片+－②加速電場(chǎng)（U）④偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（B2)（一）質(zhì)譜儀二、實(shí)際應(yīng)用1.構(gòu)造①帶電粒子注入器③速度選擇器2.質(zhì)譜儀工作原理①帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)：③帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：②帶電粒子經(jīng)速度選擇器:由上可得：測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量2.質(zhì)譜儀工作原理①帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)：③帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件-人教版例題：一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從容器下方的小孔S1飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，然后經(jīng)過S3沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片D上（如圖）（1）求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率。（2）求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。例題：一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從容器下方的小孔S1飄3.質(zhì)譜儀:最初是由湯姆生的學(xué)生阿斯頓設(shè)計(jì)的，現(xiàn)已成為一種精密儀器，是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具．3.質(zhì)譜儀:思考：

如何增大帶電粒子的速度？

說說你的想法。思考：

如何增大帶電粒子的速度？一、直線加速器方案一：利用電場(chǎng)加速可知電壓越高，粒子獲得的能量越高，速度越大，但電壓不可能無限制地提高（為什么？）Umq-一、直線加速器方案一：利用電場(chǎng)加速可知電壓方案二：多級(jí)電場(chǎng)加速UmqUU-+一級(jí)二級(jí)三級(jí)P1P2P3P4P5P6-……n級(jí)U-+-+-+PnPn+1各加速區(qū)的兩板間采用獨(dú)立電源mq-……采用一個(gè)公用電源電源極性不能恒定，必須及時(shí)地改變電源的極性，可采用高頻交變電源且要求電源極性變化必須與粒子運(yùn)動(dòng)配合默契，步調(diào)一致，即滿足同步條件，這是確保加速器正常工作的關(guān)鍵所在．為了滿足同步條件，在筒長(zhǎng)不變時(shí)，高頻交變電源的頻率要越來越高，或電源頻率不變，圓筒要相應(yīng)加長(zhǎng)．方案二：多級(jí)電場(chǎng)加速UmqUU-+一級(jí)二級(jí)三級(jí)P1P2P3P【例】N個(gè)長(zhǎng)度逐個(gè)增大的金屬圓筒和一個(gè)靶，它們沿軸線排列成一串，如圖所示(圖中只畫出了六個(gè)圓筒,作為示意)。各筒和靶相間地連接到頻率為υ、最大電壓值為U的正弦交流電源的兩端。整個(gè)裝置放在高真空容器中，圓筒的兩底面中心開有小孔?，F(xiàn)有一電量為q、質(zhì)量為m的正離子沿軸線射入圓筒，并將在圓筒間及圓筒與靶間的縫隙處受到電場(chǎng)力的作用而加速(設(shè)圓筒內(nèi)部沒有電場(chǎng))。縫隙的寬度很小，離子穿過縫隙的時(shí)間可以不計(jì)。已知離子進(jìn)入第一個(gè)圓筒左端的速度為v1，且此時(shí)第一、二兩個(gè)圓筒間的電勢(shì)差U1-U2=-U。為使打到靶上的離子獲得最大能量，各個(gè)圓筒的長(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件?并求出在這種情況下打到靶上的離子的能量。分析與解：為使正離子獲得最大能量，要求離子每次穿越縫隙時(shí)，前一個(gè)圓筒的電勢(shì)比后一個(gè)圓筒的電勢(shì)高U，這就要求離子穿過每個(gè)圓筒的時(shí)間都恰好等于交流電的半個(gè)周期。由于圓筒內(nèi)無電場(chǎng)，離子在筒內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng)。設(shè)vn為離子在第n個(gè)圓筒內(nèi)的速度，則有【例】N個(gè)長(zhǎng)度逐個(gè)增大的金屬圓筒和一個(gè)靶，它們沿軸線排列成小結(jié)(1)利用電場(chǎng)加速帶電粒子；(2)通過多級(jí)加速電場(chǎng)獲得高能粒子；(3)將加速電場(chǎng)以外的區(qū)域加靜電屏蔽；(4)采用高頻交變電源提供加速電壓；(5)電場(chǎng)交替變化與帶電粒子運(yùn)動(dòng)必須滿足同步條件；一、直線加速器小結(jié)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件-人教版帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件-人教版帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件-人教版帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件-人教版（二）回旋加速器1、作用：產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)的粒子2、原理1）兩D形盒中有勻強(qiáng)磁場(chǎng)無電場(chǎng)，盒間縫隙有交變電場(chǎng)。2）交變電場(chǎng)的周期等于粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期。3）粒子最后出加速器的速度大小由盒的半徑?jīng)Q定。（二）回旋加速器1、作用：產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)的粒子2、原理1）兩D3、注意1、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期跟運(yùn)動(dòng)速率和軌道半徑無關(guān)，對(duì)于一定的帶電粒子和一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度來說，這個(gè)周期是恒定的。2、交變電場(chǎng)的往復(fù)變化周期和粒子的運(yùn)動(dòng)周期T相同，這樣就可以保證粒子在每次經(jīng)過交變電場(chǎng)時(shí)都被加速。3、由于俠義相對(duì)論的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。3、注意1、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期

思考：回旋加速器中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D形盒的直徑為d，用該回旋加速器加速質(zhì)量為m、電量為q的粒子，設(shè)粒子加速前的初速度為零。加速電壓為U,求：（1）粒子的回轉(zhuǎn)周期是多大？（2）高頻電極的周期為多大？（4）粒子的最大動(dòng)能是多大？（6）粒子在同一個(gè)D形盒中相鄰兩條軌道半徑之比（3）粒子經(jīng)一個(gè)周期加速能量的變化為多少？（5）粒子獲得最大動(dòng)能為Ek時(shí)，回旋周數(shù)和所需時(shí)間思考：回旋加速器中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D形盒的直徑為d，1有了堅(jiān)定的意志，就等于給雙腳添了一對(duì)翅膀。2一個(gè)人的價(jià)值在于他的才華，而不在他的衣飾。3生活就像海洋，只有意志堅(jiān)強(qiáng)的人，才能到達(dá)