3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動帶電粒子在磁場中運動情況1、找圓心：方法---2、定半徑：3、確定運動時間：注意：θ用弧度表示幾何法求半徑向心力公式求半徑帶電粒子在磁場中運動情況1、找圓心：方法---注意：θ用弧度3、如圖所示，在直線MN的右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，方向垂直向里。電子(電量e、質(zhì)量m)以速度v從MN上的孔A，垂直于MN方向射入勻強磁場，途經(jīng)P點，并最終打在MN上的C點、已知AP連線與速度方向的夾角為θ，不計重力。求（1）A、C之間的距離（2）從A運動到P點所用的時間。ANMPvθCO3、如圖所示，在直線MN的右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，方【例題】如圖所示，在POQ區(qū)域內(nèi)分布有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，有一束正離子流（不計重力），沿紙面垂直于磁場邊界OQ方向從A點垂直邊界射入磁場，已知OA=d，∠POQ=45°，離子的質(zhì)量為m、帶電荷量為q、要使離子不從OP邊射出，離子進入磁場的速度最大不能超過多少？POQA××××××××××由幾何關(guān)系有：由洛倫茲力提供向心力有解之：解：【例題】如圖所示，在POQ區(qū)域內(nèi)分布有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁（一）質(zhì)譜儀二、實際應(yīng)用1.構(gòu)造①帶電粒子注入器③速度選擇器（E、B1)⑤照相底片+－②加速電場（U）④偏轉(zhuǎn)磁場（B2)（一）質(zhì)譜儀二、實際應(yīng)用1.構(gòu)造①帶電粒子注入器③速度選擇器2.質(zhì)譜儀工作原理①帶電粒子經(jīng)加速電場：③帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場：②帶電粒子經(jīng)速度選擇器:由上可得：測量帶電粒子的質(zhì)量2.質(zhì)譜儀工作原理①帶電粒子經(jīng)加速電場：③帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場帶電粒子在磁場中的運動課件6人教版例題：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，然后經(jīng)過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片D上（如圖）（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。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3.質(zhì)譜儀:最初是由湯姆生的學生阿斯頓設(shè)計的，現(xiàn)已成為一種精密儀器，是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具．3.質(zhì)譜儀:思考：

如何增大帶電粒子的速度？

說說你的想法。思考：

如何增大帶電粒子的速度？一、直線加速器方案一：利用電場加速可知電壓越高，粒子獲得的能量越高，速度越大，但電壓不可能無限制地提高（為什么？）Umq-一、直線加速器方案一：利用電場加速可知電壓方案二：多級電場加速UmqUU-+一級二級三級P1P2P3P4P5P6-……n級U-+-+-+PnPn+1各加速區(qū)的兩板間采用獨立電源mq-……采用一個公用電源電源極性不能恒定，必須及時地改變電源的極性，可采用高頻交變電源且要求電源極性變化必須與粒子運動配合默契，步調(diào)一致，即滿足同步條件，這是確保加速器正常工作的關(guān)鍵所在．為了滿足同步條件，在筒長不變時，高頻交變電源的頻率要越來越高，或電源頻率不變，圓筒要相應(yīng)加長．方案二：多級電場加速UmqUU-+一級二級三級P1P2P3P【例】N個長度逐個增大的金屬圓筒和一個靶，它們沿軸線排列成一串，如圖所示(圖中只畫出了六個圓筒,作為示意)。各筒和靶相間地連接到頻率為υ、最大電壓值為U的正弦交流電源的兩端。整個裝置放在高真空容器中，圓筒的兩底面中心開有小孔?，F(xiàn)有一電量為q、質(zhì)量為m的正離子沿軸線射入圓筒，并將在圓筒間及圓筒與靶間的縫隙處受到電場力的作用而加速(設(shè)圓筒內(nèi)部沒有電場)?？p隙的寬度很小，離子穿過縫隙的時間可以不計。已知離子進入第一個圓筒左端的速度為v1，且此時第一、二兩個圓筒間的電勢差U1-U2=-U。為使打到靶上的離子獲得最大能量，各個圓筒的長度應(yīng)滿足什么條件?并求出在這種情況下打到靶上的離子的能量。分析與解：為使正離子獲得最大能量，要求離子每次穿越縫隙時，前一個圓筒的電勢比后一個圓筒的電勢高U，這就要求離子穿過每個圓筒的時間都恰好等于交流電的半個周期。由于圓筒內(nèi)無電場，離子在筒內(nèi)做勻速運動。設(shè)vn為離子在第n個圓筒內(nèi)的速度，則有【例】N個長度逐個增大的金屬圓筒和一個靶，它們沿軸線排列成小結(jié)(1)利用電場加速帶電粒子；(2)通過多級加速電場獲得高能粒子；(3)將加速電場以外的區(qū)域加靜電屏蔽；(4)采用高頻交變電源提供加速電壓；(5)電場交替變化與帶電粒子運動必須滿足同步條件；一、直線加速器小結(jié)帶電粒子在磁場中的運動課件6人教版帶電粒子在磁場中的運動課件6人教版帶電粒子在磁場中的運動課件6人教版帶電粒子在磁場中的運動課件6人教版（二）回旋加速器1、作用：產(chǎn)生高速運動的粒子2、原理1）兩D形盒中有勻強磁場無電場，盒間縫隙有交變電場。2）交變電場的周期等于粒子做勻速圓周運動的周期。3）粒子最后出加速器的速度大小由盒的半徑?jīng)Q定。（二）回旋加速器1、作用：產(chǎn)生高速運動的粒子2、原理1）兩D3、注意1、帶電粒子在勻強磁場中的運動周期跟運動速率和軌道半徑無關(guān)，對于一定的帶電粒子和一定的磁感應(yīng)強度來說，這個周期是恒定的。2、交變電場的往復變化周期和粒子的運動周期T相同，這樣就可以保證粒子在每次經(jīng)過交變電場時都被加速。3、由于俠義相對論的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。3、注意1、帶電粒子在勻強磁場中的運動周期

思考：回旋加速器中磁場的磁感應(yīng)強度為B，D形盒的直徑為d，用該回旋加速器加速質(zhì)量為m、電量為q的粒子，設(shè)粒子加速前的初速度為零。加速電壓為U,求：（1）粒子的回轉(zhuǎn)周期是多大？（2）高頻電極的周期為多大？（4）粒子的最大動能是多大？（6）粒子在同一個D形盒中相鄰兩條軌道半徑之比（3）粒子經(jīng)一個周期加速能量的變化為多少？（5）粒子獲得最大動能為Ek時，回旋周數(shù)和所需時間思考：回旋加速器中磁場的磁感應(yīng)強度為B，D形盒的直徑為d，1有了堅定的意志，就等于給雙腳添了一對翅膀。2一個人的價值在于他的才華，而不在他的衣飾。3生活就像海洋，只有意志堅強的人，才能到達彼岸。4讀一切好的書，就是和許多高尚的人說話。5最聰明的人是最不愿浪費時間的人。6不要因為怕被玫瑰的刺傷到你，就不敢去摘玫瑰。7大多數(shù)人想要改造這個世界，但卻罕有人想改造自己。8命運把人拋入最低谷時，往往是人生轉(zhuǎn)折的最佳期。誰若自怨自艾，必會坐失良機！1有了堅定的意志，就等于給雙腳添了一對翅膀。3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動帶電粒子在磁場中運動情況1、找圓心：方法---2、定半徑：3、確定運動時間：注意：θ用弧度表示幾何法求半徑向心力公式求半徑帶電粒子在磁場中運動情況1、找圓心：方法---注意：θ用弧度3、如圖所示，在直線MN的右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，方向垂直向里。電子(電量e、質(zhì)量m)以速度v從MN上的孔A，垂直于MN方向射入勻強磁場，途經(jīng)P點，并最終打在MN上的C點、已知AP連線與速度方向的夾角為θ，不計重力。求（1）A、C之間的距離（2）從A運動到P點所用的時間。ANMPvθCO3、如圖所示，在直線MN的右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，方【例題】如圖所示，在POQ區(qū)域內(nèi)分布有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，有一束正離子流（不計重力），沿紙面垂直于磁場邊界OQ方向從A點垂直邊界射入磁場，已知OA=d，∠POQ=45°，離子的質(zhì)量為m、帶電荷量為q、要使離子不從OP邊射出，離子進入磁場的速度最大不能超過多少？POQA××××××××××由幾何關(guān)系有：由洛倫茲力提供向心力有解之：解：【例題】如圖所示，在POQ區(qū)域內(nèi)分布有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁（一）質(zhì)譜儀二、實際應(yīng)用1.構(gòu)造①帶電粒子注入器③速度選擇器（E、B1)⑤照相底片+－②加速電場（U）④偏轉(zhuǎn)磁場（B2)（一）質(zhì)譜儀二、實際應(yīng)用1.構(gòu)造①帶電粒子注入器③速度選擇器2.質(zhì)譜儀工作原理①帶電粒子經(jīng)加速電場：③帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場：②帶電粒子經(jīng)速度選擇器:由上可得：測量帶電粒子的質(zhì)量2.質(zhì)譜儀工作原理①帶電粒子經(jīng)加速電場：③帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場帶電粒子在磁場中的運動課件6人教版例題：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，然后經(jīng)過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片D上（如圖）（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。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3.質(zhì)譜儀:最初是由湯姆生的學生阿斯頓設(shè)計的，現(xiàn)已成為一種精密儀器，是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具．3.質(zhì)譜儀:思考：

如何增大帶電粒子的速度？

說說你的想法。思考：

如何增大帶電粒子的速度？一、直線加速器方案一：利用電場加速可知電壓越高，粒子獲得的能量越高，速度越大，但電壓不可能無限制地提高（為什么？）Umq-一、直線加速器方案一：利用電場加速可知電壓方案二：多級電場加速UmqUU-+一級二級三級P1P2P3P4P5P6-……n級U-+-+-+PnPn+1各加速區(qū)的兩板間采用獨立電源mq-……采用一個公用電源電源極性不能恒定，必須及時地改變電源的極性，可采用高頻交變電源且要求電源極性變化必須與粒子運動配合默契，步調(diào)一致，即滿足同步條件，這是確保加速器正常工作的關(guān)鍵所在．為了滿足同步條件，在筒長不變時，高頻交變電源的頻率要越來越高，或電源頻率不變，圓筒要相應(yīng)加長．方案二：多級電場加速UmqUU-+一級二級三級P1P2P3P【例】N個長度逐個增大的金屬圓筒和一個靶，它們沿軸線排列成一串，如圖所示(圖中只畫出了六個圓筒,作為示意)。各筒和靶相間地連接到頻率為υ、最大電壓值為U的正弦交流電源的兩端。整個裝置放在高真空容器中，圓筒的兩底面中心開有小孔。現(xiàn)有一電量為q、質(zhì)量為m的正離子沿軸線射入圓筒，并將在圓筒間及圓筒與靶間的縫隙處受到電場力的作用而加速(設(shè)圓筒內(nèi)部沒有電場)?？p隙的寬度很小，離子穿過縫隙的時間可以不計。已知離子進入第一個圓筒左端的速度為v1，且此時第一、二兩個圓筒間的電勢差U1-U2=-U。為使打到靶上的離子獲得最大能量，各個圓筒的長度應(yīng)滿足什么條件?并求出在這種情況下打到靶上的離子的能量。分析與解：為使正離子獲得最大能量，要求離子每次穿越縫隙時，前一個圓筒的電勢比后一個圓筒的電勢高U，這就要求離子穿過每個圓筒的時間都恰好等于交流電的半個周期。由于圓筒內(nèi)無電場，離子在筒內(nèi)做勻速運動。設(shè)vn為離子在第n個圓筒內(nèi)的速度，則有【例】N個長度逐個增大的金屬圓筒和一個靶，它們沿軸線排列成小結(jié)(1)利用電場加速帶電粒子；(2)通過多級加速電場獲得高能粒子；(3)將加速電場以外的區(qū)域加靜電屏蔽；(4)采用高頻交變電源提供加速電壓；(5)電場交替變化與帶電粒子運動必須滿足同步條件；一、直線加速器小結(jié)帶電粒子在磁場中的運動課件6人教版帶電粒子在磁場中的運動課件6人教版帶電粒子在磁場中的運動課件6人教版帶電粒子在磁場中的運動課件6人教版（二）回旋加速器1、作用：產(chǎn)生高速運動的粒子2、原理1）兩D形盒中有勻強磁場無電場，盒間縫隙有交變電場。2）交變電場的周期等于粒子做勻速圓周運動的周期。3）粒子最后出加速器的速度大小由盒的半徑?jīng)Q定。（二）回旋加速器1、作用：產(chǎn)生高速運動的粒子2、原理1）兩D3、注意1、帶電粒子在勻強磁場中的運動周期跟運動速率和軌道