物带电粒子在匀强磁场中的运动

物带电粒子在匀强磁场中的运动第一页，共三十六页，2022年，8月28日复习回顾：1、洛伦兹力的方向2、洛伦兹力的大小——左手定则F⊥VF⊥BF=qvB第二页，共三十六页，2022年，8月28日励磁线圈电子枪磁场强弱选择挡加速电压选择挡第三页，共三十六页，2022年，8月28日一、洛仑兹力演示仪1．电子枪的作用：

；稀薄气体的作用：

。2．参照课本P88的3.3-8图说明励磁线圈的原理以及它所产生的磁场的特点？发射电子显示电子的径迹两个平行线圈中通入电流时，在两个线圈之间产生匀强磁场，磁场方向与两个线圈中心的连线平行第四页，共三十六页，2022年，8月28日3.线圈中的电流越大，磁场的磁感应强度越__。4.电子速度的大小与电子枪加速电压的关系？大第五页，共三十六页，2022年，8月28日观察实验现象，记录实验结果1、不加磁场时电子束的径迹________2、给线圈通电电子束的径迹________3、保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化4、保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化B增大半径减小速度增大半径增大直线圆周第六页，共三十六页，2022年，8月28日思考讨论：1.带电粒子在匀强磁场中的运动时，它所受的洛仑兹力有何特点？对速度和动能分别有何影响？2.沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场的带电粒子，在匀强磁场中做什么运动？3.请推导出带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动的半径和周期。（参考P100思考与讨论）第七页，共三十六页，2022年，8月28日V-F洛V-F洛V-F洛V-F洛理论探究洛伦兹力时刻与速度垂直，永不做功，不改变速度和动能的大小当带电粒子q以速度v垂直进入匀强磁场中，它将做匀速圆周运动第八页，共三十六页，2022年，8月28日1、圆周运动的半径2、圆周运动的周期4.由上面推导出来的公式得：粒子的速度越大，半径越

，周期

；磁场的磁感应强度越大，粒子运动的半径越

，周期越

。大不变小小二.带电粒子在匀强磁场中的运动第九页，共三十六页，2022年，8月28日

通过气泡室显示的带电粒子在匀强磁场中的运动径迹思考：为什么有的粒子的径迹呈螺旋形？受阻力，速度减小，半径减小第十页，共三十六页，2022年，8月28日练习：在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一个磁感应强度是原来2倍的磁场中，则（）A.粒子的速率加倍，周期减半B.粒子速率不变，轨道半径减半C.粒子速率减半，轨道半径变为原来的1/4D.粒子速率不变，周期减半BD第十一页，共三十六页，2022年，8月28日

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。第十二页，共三十六页，2022年，8月28日（1）电场加速，由动能定理（2）粒子在磁场中作匀速圆周运动第十三页，共三十六页，2022年，8月28日

质谱仪：最初由阿斯顿设计作用：测量带点粒子的质量和分析同位素由得三、质谱仪第十四页，共三十六页，2022年，8月28日第十五页，共三十六页，2022年，8月28日使带电粒子不断地加速以获得很大能量的一种装置叫做加速器。第十六页，共三十六页，2022年，8月28日1、直线加速器由于电压的限制，所以一次加速后粒子获得的能量较小，如何获得较大的能量呢？qU△Ek=Uq第十七页，共三十六页，2022年，8月28日怎样才能得到能量很高的粒子呢?2、多级加速器

第十八页，共三十六页，2022年，8月28日直线加速器

第十九页，共三十六页，2022年，8月28日北京正负电子对撞机改造后的直线加速器第二十页，共三十六页，2022年，8月28日直线加速器可使粒子获得足够大的能量．但它占地太长，能否既让带电粒子多次加速，获得较高能量，又尽可能减少占地长度呢？第二十一页，共三十六页，2022年，8月28日四、回旋加速器：用磁场控制轨迹，用电场进行加速解决上述困难的一个途径是把加速后的粒子再转回来重新加速第二十二页，共三十六页，2022年，8月28日

1931年，加利福尼亚大学的劳伦斯提出了一个卓越的思想，通过磁场的作用迫使带电粒子沿着磁极之间做螺旋线运动,把长长的电极像卷尺那样卷起来，发明了回旋加速器，第一台直径为27cm的回旋回速器投入运行，它能将质子加速到1Mev。

1939年劳伦斯获诺贝尔物理奖。第二十三页，共三十六页，2022年，8月28日第二十四页，共三十六页，2022年，8月28日思考与讨论1、被加速粒子的最大速度决定于什么？2、加速电场应接什么样的电压？第二十五页，共三十六页，2022年，8月28日第二十六页，共三十六页，2022年，8月28日思考与讨论1、被加速粒子的最大速度决定于什么？2、加速电场应接什么样的电压？D形盒的半径交流电压第二十七页，共三十六页，2022年，8月28日直径为10.2cm的第一台回旋加速器。第二十八页，共三十六页，2022年，8月28日近几十年，加速器的能量每10年提高一个量级，加速器的尺寸由数米增加到数十公里。第二十九页，共三十六页，2022年，8月28日目前世界上最大的回旋加速器在美国费米加速实验室，环形管道的半径为2公里。产生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。第三十页，共三十六页，2022年，8月28日北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一.1988年10月16日，两束正负电子在北京西郊一个羽毛球拍状的巨型机器里成功对撞，揭开了我国高能物理研究的新篇章。第三十一页，共三十六页，2022年，8月28日

诺贝尔物理奖获得者费米曾在1954年提出环绕地球建一台加速器的设想，称为费米的梦。其能量可达数千TeV（十亿）

费米梦想的加速器

有人建议沿我们的万里长城建一台加速器，其能量可达134TeV，这些都是梦，要建造更高能量的加速器，必须在新技术、新原理方面进行探索。第三十二页，共三十六页，2022年，8月28日练习1：劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图，下列说法正确的是()A.离子由加速器的中心附近进入加速器B.离子由加速器的边缘进入加速器C.离子从磁场中获得能量D.离子从电场中获得能量AD第三十三页，共三十六页，2022年，8月28日练习2：已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度大小为B，D形盒的半径为r.今将质量为m、电量为q的质子从间隙中心处由静止释放，求粒子在加速器内加速后所能达到的最大动能表达式.

假设已知磁感应强度B=1T，D形盒的半径为r=60cm.质子质量为m＝1.66×10