带电粒子在磁场中的运动

1、高二物理人教版3-1,带电粒子在匀强磁场中的运动(1),3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定,磁场中的带电粒子一般可分为两类：,1、带电的基本粒子：如电子，质子，粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。,2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。,判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向：,一、运动形式,1、匀速直线运动。,2、,?,如果带电粒子射入匀强磁场时,初速度方向与磁场方向垂直,粒子仅在洛伦兹力的作用下将作什么运动?

2、,1、圆周运动的半径,2、圆周运动的周期,思考：周期与速度、半径什么关系？,粒子运动方向与磁场有一夹角 （大于0度小于90度）轨迹为螺线,如图所示,一束电子(电量为e)以速度V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场,穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300.求: (1)电子的质量m (2)电子在磁场中的运动时间t,d,B,e,v,例1,d,r,一、画轨迹,1、已知入射方向和出射方向：,v,V,通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线,交点就是轨迹的圆心,2、已知入射方向和出射点的位置：,v,P,圆心,圆心,通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其连线的中垂线

3、, 交点就是圆弧的圆心,二、找关系,（1）,（为圆周角，单位为度）,（2）,（为圆周角，单位为弧度）,2、时间关系：,1、角度关系：,（1）圆心角：,（2）偏向角：,（3）弦切角：,三、列方程,利用带电粒子只受洛仑兹力是遵循的半径和周期公式列方程。,即：,带电粒子在磁场中运动情况研究,1、找圆心：方法 2、定半径： 3、确定运动时间：,注意：用弧度表示,例题 一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。 （1）求粒子进入磁场时的速率。 （2）求粒子在磁场中运

4、动的轨道半径。,质谱仪,通过测出粒子圆周运动的半径，计算粒子的比荷或质量及分析同位素的仪器.,直线加速器,粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同,回旋加速器,模拟演示 回旋加速器,回旋加速器,两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。,电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。,粒子回旋的周期不随半径改变。让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一致，从而保证粒子始终被加速。,练习：回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求：,（1） 粒子的回转周期是多大？,（2）高频电极的周期为多大？,（3）

5、粒子的最大速度最大动能各是多大？,（4） 粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比,在磁场中做圆周运动,周期不变 每一个周期加速两次 电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同 电场一个周期中方向变化两次 粒子加速的最大速度由盒的半径决定 电场加速过程中,时间极短,可忽略,结论,.关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是：,(A),带电粒子在无界匀强磁场中的运动,F洛=0 匀速直线运动,F洛=Bqv 匀速圆周运动,F洛=Bqv 等距螺旋（090）,在只有洛仑兹力的作用下,1、物理方法：,作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。,2、物理和几何方法：,作出带电粒子在磁场中某个位置所受洛仑兹力，沿其方向的延长线与圆周上两点连线的中垂线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。,3、几何方法：,圆周上任意两点连线的中垂线过圆心圆周上两条切线夹角的平分线过圆心过切点作切线的垂线过圆心,1.如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质量m、电量q、若它以速度v沿与虚线成300、600、900、1200、1500、1800角分别射入，请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其在磁场中运动的时间。,