36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動

3.6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動1、帶電粒子平行于磁場方向射入勻速直線2、帶電粒子垂直于磁場方向射入僅受洛倫茲力（始終與速度方向垂直）勻速圓周運(yùn)動不受洛倫茲力作用（1）半徑（2）周期（與比荷及速度有關(guān)）（與比荷有關(guān)，與速度無關(guān)）例題：帶電粒子進(jìn)入云室會使云室中的氣體電離,從而顯示其運(yùn)動軌跡。如圖是在有勻強(qiáng)磁場的云室中觀察到的粒子的運(yùn)動軌跡,a和b是軌跡上的兩點(diǎn),勻強(qiáng)磁場B垂直紙面向里,設(shè)該粒子在運(yùn)動時其質(zhì)量和電量不變,而動能逐漸減小。下列說法正確的是()A.粒子先經(jīng)過a點(diǎn)，再經(jīng)過b點(diǎn)B.粒子先經(jīng)過b點(diǎn),再經(jīng)過a點(diǎn)C.粒子帶負(fù)電D.粒子帶正電（3）圓心、半徑確定A、兩半徑相交為圓心B、半徑與切線垂直C、弦的中垂線過圓心o有界磁場的圓心、半徑確定A、已知入射和出射點(diǎn)以及入射、出射的速度方向分別通過射入點(diǎn)和射出點(diǎn)做速度（圓的切線）的垂線（半徑），交于一點(diǎn)（圓心）oB、已知入射點(diǎn)（出射點(diǎn)）和入射速度（出射速度）以及出射點(diǎn)（入射點(diǎn)）。o通過入射點(diǎn)（出射點(diǎn)）做速度垂線；連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)（弦），做弦的中垂線，交于一點(diǎn)（圓心）。幾個特殊的有界磁場的圓心和半徑確定A、圓形邊界沿半徑方向射入，將沿半徑方向射出。例題：如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一個帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場，經(jīng)過Δt時間從C點(diǎn)射出磁場，OC與OB成60°角?，F(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)槿詮腁點(diǎn)沿原方向射入磁場，不計(jì)重力，則粒子在磁場中的運(yùn)動時間變?yōu)?)B、直線邊界怎么進(jìn)（夾角），怎么出（夾角）。AB例題：如圖所示，直線上方有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，下方?jīng)]有磁場，一帶電量為-q，質(zhì)量為m的粒子，以速度為v，與直線成300夾角進(jìn)入磁場，將從直線上B點(diǎn)離開磁場，已知AB=L，求帶電粒子在磁場中運(yùn)行的半徑R和時間t。二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的應(yīng)用1、質(zhì)譜儀一個帶正電的粒子，從容器A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0，然后經(jīng)過S2沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后打在照相底片D上的P點(diǎn)。你能否通過測量S3P間的距離，而獲得粒子的比荷？2、回旋加速器(1)構(gòu)造：問題：要將粒子加速到很大的速度，怎么辦？加電場超高電壓！問題技術(shù)難題體積龐大多次加速怎么辦？核心部件是兩個D形盒，中間接有交變電流。(2)原理：在電場中得到加速，進(jìn)入磁場后旋轉(zhuǎn)半圓，進(jìn)入電場再加速，再旋轉(zhuǎn)…..，速度越來越大，旋轉(zhuǎn)半徑也越來越大，當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑達(dá)到D形盒半徑后射出。(3)交流電的周期：(4)最大速度：UU0-U0例題：如圖所示，回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置，其核心部分是兩個D形金屬盒，置于勻強(qiáng)磁場中，兩盒分別與高頻電源相連，已知交