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带电粒子在磁场中运动.ppt

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第三章《磁场》,第六节 《带电粒子在 匀强磁场中的运动》,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向:,一、运动形式,1、匀速直线运动。,2、,?,如果带电粒子射入匀强磁场时,初速度方向与磁场方向垂直,粒子仅在洛伦兹力的作用下将作什么运动?,1、圆周运动的半径,2、圆周运动的周期,思考:周期与速度、半径什么关系?,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,带电粒子在磁场中运动情况研究,1、找圆心:方法2、定半径:3、确定运动时间:,,注意:θ用弧度表示,例:垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为d的条形区域内,磁感应强度为B.一个质量为m、电量为q的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方向从α点垂直飞入磁场区,如图所示,当它飞离磁场区时,运动方向偏转θ角.试求粒子的运动速度v以及在磁场中运动的时间t.,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。,质谱仪,通过测出粒子圆周运动的半径,计算粒子的比荷或质量及分析同位素的仪器.,练习2 氘核和α粒子,从静止开始经相同电场加速后,垂直进入同一匀强磁场作圆周运动.则这两个粒子的动能之比为多少?轨道半径之比为多少?周期之比为多少?,练习1.如图,一束具有各种速率的带正一个元电荷的两种铜离子质量分别为m1和m2 ,水平地经小孔S进入有互相垂直的匀强电场和匀强磁场的区域,其中磁场、电场方向如图,只有那些路径不发生偏转的离子才能通过另一小孔进入匀强磁场中,此后两种离子将沿不同路径做圆周运动,到达底片P时两离子间距为d,求此d值。 已知:E=1.00 ☓105V/m B=0.40T B′=0.50T m1=63 ☓1.66 ☓10-27kg m2=65 ☓1.66 ☓10-27kg,,,,,,2、如图所示,在半径为R 的圆的范围内,有匀强磁场,方向垂直圆所在平面向里.一带负电的质量为m电量为q粒子,从A点沿半径AO的方向射入,并从C点射出磁场.∠AOC=120o.则此粒子在磁场中运行的时间t=__________. (不计重力).,1、如图所示,一束电子(电量为e)以速度V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场,穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300。求 : (1) 电子的质量m=? (2) 电子在磁场中的运动时间t=?,练习教材P102页第1,2,3,带电粒子在匀强磁场中的运动(2),第2课时,1、圆周运动的半径,2、圆周运动的周期,思考:周期与速度、半径什么关系?,复习回顾,带电粒子在磁场中运动情况研究,1、找圆心:方法2、定半径:3、确定运动时间:,,注意:θ用弧度表示,例: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,θ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),,,,,,,,,,~,,,,,,,,,,,,,,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,回旋加速器,2.回旋加速器,回旋加速器,两D形盒中有匀强磁场无电场,盒间缝隙有交变电场。,电场使粒子加速,磁场使粒子回旋。,粒子回旋的周期不随半径改变。让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一致,从而保证粒子始终被加速。,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) 粒子的最大速度最大动能各是多大?,(4) 粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比,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,结论,1.关于回旋加速器的工作原理,下列说法正确的是:,,,,(A),霍尔效应,I=neSv=nedhv,eU/h=evB,U=IB/ned=kIB/d,k是霍尔系数,练习(2000理科综合)如图所示.厚度为h,宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A’之间会产生电势差.这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=kIB/d 式中的比例系数K称为霍尔系数. 霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成
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