高中物理 带电粒子在磁场中的运动精品课件 新人教选修3

1、2021/8/11 星期三1带电粒子在磁场中的运动2021/8/11 星期三21、带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？2、洛伦兹力的计算公式为_，为_方向与_方向的夹角，当=90时，F= _；当=0时，F=_。3、沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，它的速率_（选填变大、变小或不变），同时洛伦兹力的大小也_（选填变大、变小或不变），洛伦兹力方向与速度方向始终_。不一定F = qvBsin 磁感应强度电流qvB0垂直不变不变4、当带电粒子的初速度方向与磁场方向平行或垂直时，粒子在匀强磁场中做 什么运动？为什么？复习2021/8/11 星期三3亥姆霍兹线圈电 子 枪磁场强弱选择挡加速电压选择挡

2、洛伦兹力演示器2021/8/11 星期三4实验表明：带电粒子只受洛伦兹力作用（重力通常忽略不计）的条件下，在匀强磁场中有两种典型的运动：1v平行B时，做匀速直线运动2v垂直B时，做匀速圆周运动洛伦兹力提供了带电粒子做匀速圆周运动所需的向心力 2021/8/11 星期三5一、轨道半径和运动周期 1轨道半径 r ，洛伦兹力提供向心力： 由：在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，轨道半径跟运动速率成正比2021/8/11 星期三62运动周期T 由：周期跟轨道半径和运动速率均无关在磁场一定时取决于带电粒子比荷2021/8/11 星期三7思考：若带电离子与磁场成一定的角度射入匀强磁场，粒子如何运动？VV

3、1V2B2021/8/11 星期三8 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）求粒子在磁场中运动的轨道半径。 (3) 若11H，21H，31H经加速偏转后打在ABC中的某点，那么各自应该在哪个位置?A B CA B C2021/8/11 星期三9二质谱仪原理分析2、质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具3、基本原理将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子速度不同，引起

4、轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类1、推导11H在C处，21H在B处，31H在A处2021/8/11 星期三101加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=Ek2直线加速器，多级加速如图所示是多级加速装置的原理图：三 加速器（一）、直线加速器2021/8/11 星期三11回旋加速器 1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，实现了在较小的空间范围内进行多级加速2021/8/11 星期三12回旋加速器1、作用：产生高速运动的粒子2、原理提示1）两D形盒中匀强磁场有什么作用？3）交变电场的周期为什么等于粒子做匀速圆周运动的周期。2）盒间缝隙交变电场有什

5、么作用？2021/8/11 星期三13工作原理：利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子，这些过程在回旋加速器的核心部件两个D形盒和其间的窄缝内完成。2021/8/11 星期三14带电粒子的最终能量当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，由r=mv/qB得v= rqB/m，若D形盒的半径为R，则带电粒子的最终动能：所以，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径R 2021/8/11 星期三15欧洲核子研究中心（以下简称CERN），成立于1954年，是世界上最大的粒子物理研究实验室，也是互联网的诞生地。位于日内瓦的西北部，在法国与瑞士边界的侏

6、罗山脚下。该研究机构财力、技术力量雄厚，由德国、法国等20个成员国资助，欧洲委员会和联合国教科文组织（UNESCO）具有观察员身份。CERN拥有世界上能量最高的粒子对撞机大型强子对撞机（LargeHadronCollider，简称LHC），并于2008年9月10日正式启动运行，成为世界粒子物理研究的能量最前沿。粒子加速能量级别1TeV =1012eV2021/8/11 星期三16北京正负电子对撞机简称:BEPC 北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一。 北京正负电子对撞机（BEPC）是我国第一台高能加速器，是高能物理研究的重大科技基础设施。由长202米的直线加速器、输运线、周长240米的圆型加速器（也称储存环）、高6米重500吨的北京谱仪和围绕储存环的同步辐射实验装置等几部分组成，外型象一只硕大的羽毛球拍。 粒子加速能量级别2.5GeV =2.5 109eV2021/8/11 星期三17小结一.带电粒子垂直进入匀强磁场后做匀速圆周运动，半径 周期二.质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具三.回旋加速器利用电场对带电粒子的加速作用和磁场