1、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 質(zhì)譜儀,第十五章 第五節(jié),高二 物理,帶電粒子只受洛倫茲力作用的條件下，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩種典型的運(yùn)動(dòng)： 1v平行B時(shí)， 2v垂直B時(shí)，,做勻速直線運(yùn)動(dòng),做勻速圓周運(yùn)動(dòng),、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡,思考: 1.電子作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由什么力提供？ 2.設(shè)粒子的質(zhì)量為m，電量為q，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r、周期T如何表示？,1軌道半徑r,由：,得：,二、粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,洛倫茲力提供向心力：,相同比荷的帶電粒子，軌道半徑跟運(yùn)動(dòng)速率成正比； 相同電量帶電粒子，軌道半徑跟粒子動(dòng)量成正比； 相同速率帶電粒子，軌道半徑跟比荷成反比,公式討論：

2、,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的粒子：,2運(yùn)動(dòng)周期T,得：,注意：周期跟軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率均無關(guān),由：,和, , , , ,例.一帶電粒子分別以不同速率射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，軌跡如圖，粒子帶何種電荷？比較速度V1和V2，周期T1和T2的大小。,1,2,V,電場(chǎng)既能使帶電粒子加速，又能使帶電粒子偏轉(zhuǎn)； 磁場(chǎng)雖不能使帶電粒子速率變化，但能使帶電粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn),電場(chǎng)和磁場(chǎng)都能對(duì)帶電粒子施加影響:,例：一質(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(shì)差為U的加速電場(chǎng)，然后經(jīng)過S3沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，最后打到照相底片D上.（1）求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率。（2）求粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑。,

3、三、質(zhì)譜儀,2 構(gòu)造：,1 質(zhì)譜儀:利用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的偏轉(zhuǎn),由帶電粒子的電荷量,軌道半徑確定其質(zhì)量的儀器。,帶電粒子注入器,偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng),加速電場(chǎng),通過測(cè)定d，再由q可得質(zhì)量。,質(zhì)譜儀工作原理,(1)帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)：,(2)帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：,質(zhì)量:,例、一有界的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，從a點(diǎn)以不同的速度水平射入兩完全相同的帶電粒子，一個(gè)從b點(diǎn)射出，一個(gè)從c點(diǎn)射出，則從b、c兩點(diǎn)射出的粒子的速度之比 ； 在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比 。,d,a,b,c,21,12,例 氫的同位素氕、氘、氚的原子核分別以相同的速率和相等的動(dòng)量值在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在垂直磁場(chǎng)方向的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，試分別確定他們的軌道半徑

4、之比R1:R2:R3和運(yùn)動(dòng)周期之比T1:T2:T3,R1:R2:R3=1:2:3 T1:T2:T3 =1:2:3,解析：,電荷量之比為q1 :q2 :q3 =1:1:1,質(zhì)量之比為m1 :m2 :m3=1:2:3,由洛倫茲力提供向心力得,（1）以相同速率運(yùn)動(dòng)時(shí)，,（2）以相同動(dòng)量值運(yùn)動(dòng)時(shí)： R1:R2:R3 =1:1:1 T1:T2:T3 =1:2:3,U,S,S1,x,P,B,練習(xí)：質(zhì)譜儀的離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可看作為零)，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，到達(dá)記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，可以判斷( ),A.若離子束是同位素，則x越大，質(zhì)量越大 B.若