3.6带电粒子在匀强磁场中的运动课件.ppt

直线加速器 * 第六课时 带电粒子在匀强磁场中的运动 1.电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ） A.速率越大，周期越大 B.速率越小，周期越大 C.速度方向与磁场方向平行 D.速度方向与磁场方向垂直 2.由几种不同的粒子组成的带电粒子束，以相同的速度v从同一点垂直磁场方向射入同一匀强磁场，结果所有的粒子沿同一圆周做匀速圆周运动（不计重力），这是因为（ ） A.它们具有相同的动能 B.它们具有相同的电荷量 C.它们具有相同的质量 D.它们具有相同的比荷 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，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（如图） （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。 （一）、质谱仪 测量带电粒子的质量或比荷 分析同位素 二、实际应用 1931年，加利福尼亚大学的劳 伦斯提出了一个卓越的思想，通 过磁场的作用迫使带电粒子沿着 磁极之间做螺旋线运动,把长长 的电极像卷尺那样卷起来，发明 了回旋加速器，第一台直径为27cm的回旋 回速器投入运行，它能将质子 加速到1Mev。 1939年劳伦斯获诺贝尔 物理奖。 （二）、回旋加速器 3.用回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可以采用的方法是（ ） A.将其磁感应强度增大为原来的2倍 B.将其磁感应强度增大为原来的4倍 C.将D形盒的半径增大为原来的2倍 D.将D形盒的半径增大为原来的4倍 【解析】选A、C.质子在回旋加速器中做圆周运动的半 径r= ，故动能Ek= ，所以要使动能变为原来的 4倍，应将磁感应强度B或D形盒半径增大为原来的2倍， A、C对，B、D错. 4.（2010·新四区高二检测）水平长直导线中有恒定电流I通过，导线正下方的电子初速度方向与电流方向相同，如图所示，则电子的运动情况是（ ） A.沿路径oa运动 B.沿路径ob运动 C.沿路径oc运动 D.沿路径od运动 5如图所示，MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B. 一个电荷量为q的带电粒子从感光板上的狭缝O处以垂直于感光板的初速度v射入磁场区域，最后到达感光板上的P点. 经测量P、O间的距离为l，不计带电粒子受到的重力.求： （1）带电粒子所受洛伦兹力的大小； （2）带电粒子的质量. 【解析】（1）由洛伦兹力公式得：f＝qvB （2）由洛伦兹力提供向心力得qvB＝ 由题意得 r＝ 由以上各式可得粒子的质量为 m＝ 答案：（1）qvB (2) - e 2v . . . . . . . . . . . . . . . . B T=2πm/eB 例 1、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂直于磁场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？ 两个电子同时回到原来的出发点 运动周期和电子的速率无关 轨道半径与粒子射入的速度成正比 v - e 两个电子轨道半径如何？ 例2．一个带负电粒子（质量为m，带电量为q），以速率v在磁感应强度为B的匀强磁场中做逆时针圆周运动（沿着纸面），则该匀强磁场的方向为垂直于纸面向里还是向外？粒子运转所形成的环形电流的大小为多大？ - m，q v F=qvB . . . . . . . . . . . . . . . . B 匀强磁场的方向为垂直于纸面向外 I=q/t I=q/T I=q/T=q2B/2πm *