帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)修改稿課件

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)提出問(wèn)題沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)？

V-猜想與假設(shè)V-F洛

V-F洛V-F洛V-F洛可能是圓周運(yùn)動(dòng)！實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電子槍玻璃泡勵(lì)磁線圈無(wú)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證有磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在暗室中可以清楚地看到，在沒(méi)有磁場(chǎng)作用時(shí)，電子的軌跡是直線；在管外加上垂直初速度方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電子的軌跡變彎曲成圓形。一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1、垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的帶電粒子，它的初速度和所受洛倫茲力的方向都在跟磁場(chǎng)方向垂直的平面內(nèi)，沒(méi)有任何作用使粒子離開(kāi)這個(gè)平面，所以粒子只能在這個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。2、由于洛侖茲力永遠(yuǎn)垂直于粒子的速度，對(duì)粒子不做功。它只改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向，不改變其速度大小，因此粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)速率不變。3、由于粒子速度大小不變，所以粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受洛侖茲力的大小也不改變，加之洛侖茲力總是與速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。所以沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。理論推導(dǎo)帶電粒子在氣泡室運(yùn)動(dòng)徑跡的照片（1）不同帶電粒子的徑跡半徑為何不同？（2）同一徑跡上為什么曲率半徑越來(lái)越?。?/p>

例1、如圖所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有a、b兩個(gè)電子從同一處沿垂直磁感線方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，a的初速度為v，b的初速度為2v．則A．a(chǎn)先回到出發(fā)點(diǎn)B．b先回到出發(fā)點(diǎn)C．a(chǎn)、b的軌跡是一對(duì)內(nèi)切圓，且b的半徑大D．a(chǎn)、b的軌跡是一對(duì)外切圓，且b的半徑大ab例2、一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子后段軌跡如圖所示，軌跡上的每一小段都可近似看成是圓弧.由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減少(帶電量不變).從圖中情況可以確定A.粒子從a到b，帶正電B.粒子從b到a，帶正電C.粒子從a到b，帶負(fù)電D.粒子從b到a，帶負(fù)電

例4、一帶電粒子在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如它又順利進(jìn)入另一磁感強(qiáng)度為2B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則A、粒子的速率加倍，周期減半B、粒子的速率不變，軌道半徑減半C、粒子的速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉?lái)的1/4D、粒子速率不變，周期減半質(zhì)譜儀是一種分析同位素、測(cè)定帶電粒子比荷及測(cè)定帶電粒子質(zhì)量的重要工具。二、質(zhì)譜儀.......................................................照相底片質(zhì)譜儀的示意圖二、質(zhì)譜儀利用電場(chǎng)加速利用磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)三、回旋加速器要認(rèn)識(shí)原子核內(nèi)部的情況，必須把核“打開(kāi)”進(jìn)行“觀察”。然而，原子核被強(qiáng)大的核力約束，只有用極高能量的粒子作為“炮彈”去轟擊，才能把它“打開(kāi)”。產(chǎn)生高能“炮彈”的“工廠”就是各種各樣的粒子加速器。三、回旋加速器1.加速原理：利用加速電場(chǎng)對(duì)帶電粒子做正功使帶電粒子的動(dòng)能增加，qU=

Ek．2.直線加速器，多級(jí)加速如圖所示是多級(jí)加速裝置的原理圖：（一）直線加速器3.困難：技術(shù)上不能產(chǎn)生過(guò)高電壓；加速設(shè)備長(zhǎng)。三、回旋加速器（一）直線加速器（二）回旋加速器解決上述困難的一個(gè)途徑是把加速電場(chǎng)“卷起來(lái)”，用磁場(chǎng)控制軌跡，用電場(chǎng)進(jìn)行加速?；匦铀倨鞯暮诵牟糠质牵男谓饘俸校瑑桑男魏兄g留有窄縫，中心附近放置離子源(如質(zhì)子、氘核或粒子源等)。在兩Ｄ形盒間接上交流電源于是在縫隙里形成一個(gè)交變電場(chǎng)。Ｄ形盒裝在一個(gè)大的真空容器里，整個(gè)裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場(chǎng)中，這磁場(chǎng)的方向垂直于Ｄ形盒的底面。三、回旋加速器原理：電場(chǎng)使粒子加速，磁場(chǎng)使粒子回旋?；匦芷冢?，與半徑、速度的大小無(wú)關(guān)。離盒時(shí)粒子的最大動(dòng)能：與加速電壓無(wú)關(guān)，由半徑?jīng)Q定。三、回旋加速器回旋加速器的局限性（1）D形盒半徑不能無(wú)限增大（2）受相對(duì)論效應(yīng)制約，質(zhì)量隨速度而增大，周期T變化。此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1MeV的能量，為此1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).1932年勞倫斯研制第一臺(tái)回旋加速器的D型室.三、回旋加速器三、回旋加速器我國(guó)于1994年建成的第一臺(tái)強(qiáng)流質(zhì)子加速器，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位素.

例1、如圖所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有a、b兩個(gè)電子從同一處沿垂直磁感線方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，a的初速度為v，b的初速度為2v．則A．a(chǎn)先回到出發(fā)點(diǎn)B．b先回到出發(fā)點(diǎn)C．a(chǎn)、b的軌跡是一對(duì)內(nèi)切圓，且b的半徑大D．a(chǎn)、b的軌跡是一對(duì)外切圓，且b的半徑大ab例2、一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子后段軌跡如圖所示，軌跡上的每一小段都可近似看成是圓弧.由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減少(帶電量不變).從圖中情況可以確定A.粒子從a到b，帶正電B.粒子從b到a，帶正電C.粒子從a到b，帶負(fù)電D.粒子從b到a，帶負(fù)電

例4、一帶電粒子在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如它又順利進(jìn)入另一磁感強(qiáng)度為2B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則A、粒子的速率加倍，周期減半B、粒子的速率不變，軌道半徑減半C、粒子的速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉?lái)的1/4D、粒子速率不變，周期減半例10、關(guān)系回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是A．電場(chǎng)和磁場(chǎng)都是用來(lái)加速粒子的B．電場(chǎng)用來(lái)加速粒子，磁場(chǎng)僅使粒子做圓周運(yùn)動(dòng)C．粒子經(jīng)加速后具有的最大動(dòng)能與加速電壓值有關(guān)D．為了是粒子不斷獲得加速，粒子圓周運(yùn)動(dòng)的周期等于交流電的半周期四、霍爾效應(yīng)1879年霍耳發(fā)現(xiàn)，把一載流導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，如果磁場(chǎng)方向與電流方向垂直，則在與磁場(chǎng)和電流二者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱之為霍耳現(xiàn)象。四、霍爾效應(yīng)如圖，導(dǎo)電板高度為b厚度為d放在垂直于它的磁場(chǎng)B中。當(dāng)有電流I通過(guò)它時(shí)，由于磁場(chǎng)使導(dǎo)體內(nèi)移動(dòng)的電荷發(fā)生偏轉(zhuǎn)，結(jié)果在A、A’兩