物帶電粒子在勻強磁場中的運動

物帶電粒子在勻強磁場中的運動第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日復習回顧：1、洛倫茲力的方向2、洛倫茲力的大小——左手定則F⊥VF⊥BF=qvB第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日勵磁線圈電子槍磁場強弱選擇擋加速電壓選擇擋第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日一、洛侖茲力演示儀1．電子槍的作用：

；稀薄氣體的作用：

。2．參照課本P88的3.3-8圖說明勵磁線圈的原理以及它所產(chǎn)生的磁場的特點？發(fā)射電子顯示電子的徑跡兩個平行線圈中通入電流時，在兩個線圈之間產(chǎn)生勻強磁場，磁場方向與兩個線圈中心的連線平行第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日3.線圈中的電流越大，磁場的磁感應強度越__。4.電子速度的大小與電子槍加速電壓的關系？大第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗結(jié)果1、不加磁場時電子束的徑跡________2、給線圈通電電子束的徑跡________3、保持出射電子的速度不變，改變磁感應強度，觀察電子束徑跡的變化4、保持磁感應強度不變，改變出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化B增大半徑減小速度增大半徑增大直線圓周第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日思考討論：1.帶電粒子在勻強磁場中的運動時，它所受的洛侖茲力有何特點？對速度和動能分別有何影響？2.沿著與磁場垂直的方向射入勻強磁場的帶電粒子，在勻強磁場中做什么運動？3.請推導出帶電粒子在勻強磁場中作勻速圓周運動的半徑和周期。（參考P100思考與討論）第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日V-F洛V-F洛V-F洛V-F洛理論探究洛倫茲力時刻與速度垂直，永不做功，不改變速度和動能的大小當帶電粒子q以速度v垂直進入勻強磁場中，它將做勻速圓周運動第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日1、圓周運動的半徑2、圓周運動的周期4.由上面推導出來的公式得：粒子的速度越大，半徑越

，周期

；磁場的磁感應強度越大，粒子運動的半徑越

，周期越

。大不變小小二.帶電粒子在勻強磁場中的運動第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日

通過氣泡室顯示的帶電粒子在勻強磁場中的運動徑跡思考：為什么有的粒子的徑跡呈螺旋形？受阻力，速度減小，半徑減小第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日練習：在勻強磁場中，一個帶電粒子做勻速圓周運動，如果又順利垂直進入另一個磁感應強度是原來2倍的磁場中，則（）A.粒子的速率加倍，周期減半B.粒子速率不變，軌道半徑減半C.粒子速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4D.粒子速率不變，周期減半BD第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日

例題：一個質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從容器下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為零，然后經(jīng)過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片D上。（1）求粒子進入磁場時的速率。（2）求粒子在磁場中運動的軌道半徑。第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日（1）電場加速，由動能定理（2）粒子在磁場中作勻速圓周運動第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日

質(zhì)譜儀：最初由阿斯頓設計作用：測量帶點粒子的質(zhì)量和分析同位素由得三、質(zhì)譜儀第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日使帶電粒子不斷地加速以獲得很大能量的一種裝置叫做加速器。第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日1、直線加速器由于電壓的限制，所以一次加速后粒子獲得的能量較小，如何獲得較大的能量呢？qU△Ek=Uq第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日怎樣才能得到能量很高的粒子呢?2、多級加速器

第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日直線加速器

第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日北京正負電子對撞機改造后的直線加速器第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日直線加速器可使粒子獲得足夠大的能量．但它占地太長，能否既讓帶電粒子多次加速，獲得較高能量，又盡可能減少占地長度呢？第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日四、回旋加速器：用磁場控制軌跡，用電場進行加速解決上述困難的一個途徑是把加速后的粒子再轉(zhuǎn)回來重新加速第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日

1931年，加利福尼亞大學的勞倫斯提出了一個卓越的思想，通過磁場的作用迫使帶電粒子沿著磁極之間做螺旋線運動,把長長的電極像卷尺那樣卷起來，發(fā)明了回旋加速器，第一臺直徑為27cm的回旋回速器投入運行，它能將質(zhì)子加速到1Mev。

1939年勞倫斯獲諾貝爾物理獎。第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日思考與討論1、被加速粒子的最大速度決定于什么？2、加速電場應接什么樣的電壓？第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日思考與討論1、被加速粒子的最大速度決定于什么？2、加速電場應接什么樣的電壓？D形盒的半徑交流電壓第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日直徑為10.2cm的第一臺回旋加速器。第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日近幾十年，加速器的能量每10年提高一個量級，加速器的尺寸由數(shù)米增加到數(shù)十公里。第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日目前世界上最大的回旋加速器在美國費米加速實驗室，環(huán)形管道的半徑為2公里。產(chǎn)生的高能粒子能量為5000億電子伏特。第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日北京正負電子對撞機是世界八大高能加速器中心之一.1988年10月16日，兩束正負電子在北京西郊一個羽毛球拍狀的巨型機器里成功對撞，揭開了我國高能物理研究的新篇章。第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日

諾貝爾物理獎獲得者費米曾在1954年提出環(huán)繞地球建一臺加速器的設想，稱為費米的夢。其能量可達數(shù)千TeV（十億）

費米夢想的加速器

有人建議沿我們的萬里長城建一臺加速器，其能量可達134TeV，這些都是夢，要建造更高能量的加速器，必須在新技術(shù)、新原理方面進行探索。第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日練習1：勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖，下列說法正確的是()A.離子由加速器的中心附近進入加速器B.離子由加速器的邊緣進入加速器C.離子從磁場中獲得能量D.離子從電場中獲得能量AD第三十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日練習2：已知回旋加速器中D形盒內(nèi)勻強磁場的磁感應強度大小為B，D形盒的半徑為r.今將質(zhì)量為m、電量為q的質(zhì)子從間隙中心處由靜止釋放，求粒子在加速器內(nèi)加速后所能達到的最大動能表達式.

假設已知磁感應強度B=1T，D形盒的半徑為r=60cm.質(zhì)子質(zhì)量為m＝1.66×10