物帶電粒子在勻強磁場中的運動第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六復(fù)習(xí)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2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六勵磁線圈電子槍磁場強弱選擇擋加速電壓選擇擋第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六一、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4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六3.線圈中的電流越大，磁場的磁感應(yīng)強度越__。4.電子速度的大小與電子槍加速電壓的關(guān)系？大第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六觀察實驗現(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(yīng)強度，觀察電子束徑跡的變化4、保持磁感應(yīng)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6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六思考討論：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(dǎo)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7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六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(dāng)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8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六1、圓周運動的半徑2、圓周運動的周期4.由上面推導(dǎo)出來的公式得：粒子的速度越大，半徑越

，周期

；磁場的磁感應(yīng)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9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六

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10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六練習(xí)：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(yīng)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11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六

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(yīng)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12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六（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13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六

質(zhì)譜儀：最初由阿斯頓設(shè)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14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六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16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六1、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17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六怎樣才能得到能量很高的粒子呢?2、多級加速器

第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六直線加速器

第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六北京正負電子對撞機改造后的直線加速器第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六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21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六四、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22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六

1931年，加利福尼亞大學(xué)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23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六思考與討論1、被加速粒子的最大速度決定于什么？2、加速電場應(yīng)接什么樣的電壓？第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六思考與討論1、被加速粒子的最大速度決定于什么？2、加速電場應(yīng)接什么樣的電壓？D形盒的半徑交流電壓第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六直徑為10.2cm的第一臺回旋加速器。第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六近幾十年，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29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六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30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六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31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六

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(shè)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32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六練習(xí)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33頁，共36頁，2023年，2月20日，星期六練習(xí)2：已知回旋加速器中D形盒內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)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(shè)已知磁感應(yīng)強度B=1T，D形盒的半徑為r=60cm.質(zhì)子質(zhì)量為m＝1.66×10－