单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,6,、带电粒子在匀强磁场中的运动,6、带电粒子在匀强磁场中的运动,1,提出问题,沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,在匀强磁场中做什么运动?,V,-,提出问题 沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,在匀,2,一、带电粒子在匀强磁场中的运动,沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,在匀强磁场中做匀速圆周运动。,1,、轨道半径,2,、运行周期,(周期跟轨道半径和运动速率均无关),一、带电粒子在匀强磁场中的运动 沿着与磁场垂直的方向射,3,例,1,、,如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,有,a,、,b,两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动,,a,的初速度为,v,,,b,的初速度为,2v,则,A,a,先回到出发点,B,b,先回到出发点,C,a,、,b,的轨迹是一对内切圆,且,b,的半径大,D,a,、,b,的轨迹是一对外切圆,且,b,的半径大,a,b,例1、如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,有a、b,4,例,2,、,一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一个匀强磁场,粒子后段轨迹如图所示,轨迹上的每一小段都可近似看成是圆弧,.,由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减少,(,带电量不变,).,从图中情况可以确定,A.,粒子从,a,到,b,,带正电,B.,粒子从,b,到,a,,带正电,C.,粒子从,a,到,b,,带负电,D.,粒子从,b,到,a,,带负电,例2、一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一个匀强磁场,5,例,3,、,一带电粒子在磁感强度为,B,的匀强磁场中做匀速圆周运动,如它又顺利进入另一磁感强度为,2B,的匀强磁场中仍做匀速圆周运动,则,A,、粒子的速率加倍,周期减半,B,、粒子的速率不变,轨道半径减半,C,、粒子的速率减半,轨道半径变为原来的,1/4,D,、粒子速率不变,周期减半,例3、一带电粒子在磁感强度为B的匀强磁场中做匀速圆周,6,例题,:,一个质量为,m,、电荷量为,q,的粒子,从容器下方的小孔,S,1,飘入电势差为的加速电场,然后经过,S,3,沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场中,最后打到照相底片上,求: ()求粒子进入磁场时的速率,()求粒子在磁场中运动的轨道半径,加速:,qU=mv,2,/2,又,R=mv/qB,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,7,二、质谱仪,1,、,定义,:,是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具,2,、工作原理:,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,,由于粒子质量不同,引起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,二、质谱仪1、定义:是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具,8,3,、质谱仪的两种装置,带电粒子质量,m,电荷量,q,由电压,U,加速后垂直进入磁感应强度为,B,的匀强磁场,设轨道半径,为,r,则有:,N,U,O,M,B,可得,带电粒子质量,m,电荷量,q,以速度,v,穿过速度选择器,(,电场强度,E,,磁感应强度,B,1,),垂直进入磁感应强度为,B,2,的匀强磁场,.,设轨道半径为,r,则有:,M,B,2,E,B,1,N,qE=qvB,1,可得:,均可测定荷质比,3、质谱仪的两种装置带电粒子质量m,电荷量q,由电压U加速,9,U,q,S,S,1,x,P,B,例,1,:,质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图,离子源,S,产生的各种不同正离子束,(,速度可看作为零,),,经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片,P,上,设离子在,P,上的位置到入口处,S,1,的距离为,x,,可以判断,( ),A,、若离子束是同位素,则,x,越大,离子质量越大,B,、若离子束是同位素,则,x,越大,离子质量越小,C,、只要,x,相同,则离子质量一定相同,D,、只要,x,相同,则离子的荷质比一定相同,AD,UqSS1xPB 例1:质谱仪,10,例,3,、改进,的质谱仪原理如图所示,,a,为粒子加速器,电压为,U,1,;,b,为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为,B,1,,板间距离为,d,;,c,为偏转分离器,磁感应强度为,B,2,。今有一质量为,m,、电量为,+e,的正电子,(,不计重力,),,经加速后,该粒子恰能通过速度选择器,粒子进入分离器后做半径为,R,的匀速圆周运动。求:,(1),粒子的速度,v,为多少?,(2),速度选择器的电压,U,2,为多少?,(3),粒子在,B,2,磁场中做匀速圆周,运动的半径,R,为多大?,例3、改进的质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,电压为U1,11,带电粒子在磁场中运动终极版课件,12,(,1,)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=,E,k,(,2,),直线加速器,多级加速,如图所示是多级加速装置的原理图:,二、加速器,1,、,直线加速器,(1)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,13,由动能定理得带电粒子经,n,极的电场加速后增加的动能为:,(,3,),直线加速器占有的空间范围大,在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制,1966,年建成的美国斯坦福电子直线加速器管长,3050,米,电子能量高达,22,吉电子伏,脉冲电子流强约,80,毫安,平均流强为,48,微安,。,由动能定理得带电粒子经n极的电场加速后增加的动能为:,14,斯坦福大学的加速器,多级直线加速器有什么缺点?,斯坦福大学的加速器多级直线加速器有什么缺点?,15,回旋加速器,回旋加速器,16,1932,年,美国物理学家劳仑斯发明了,回旋加速器,,,从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步为此,劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖,1932年,美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器,,17,带电粒子在磁场中运动终极版课件,18,(,1,)组,成,:,两个,D,形盒,大型电磁铁,高频交流电源,电场作用:,用,来加速带电粒子,磁场作用:,用,来使粒子,回旋,从而能被反复加速,2,、回,旋加速器,(1)组成:2、回旋加速器,19,(,2,)作,用:产生高速运动的粒子,(,3,)原理:,用磁场控制轨道、用电场进行加速,+,-,+,-,(2)作用:产生高速运动的粒子(3)原理:用磁场控制轨道、用,20,回旋加速器,回旋加速器,21,回旋加速器,回旋加速器,22,交变,回旋加速器,交变电压的周期,T,E,=,粒子在磁场中运动的周期,T,B,交变回旋加速器交变电压的周期TE = 粒子在磁场中运动的周期,23,b,、交,变电场的周期和粒子的运动周,期,T,相同,-,保证粒子每次经过交变,电,场时都被加速,a,、粒,子在匀强磁场中的运动周期不变,(,4,)周期:,问题归纳,圆,运动周长,也将与,v,成正比例地增大,,交变电压的周期,T,E,=,粒子在磁场中运动的周期,T,B,b、交变电场的周期和粒子的运动周期a、粒子在匀强磁场中的运动,24,D,v,=,?,U,B,解:,当粒子从,D,形盒出口飞出时,,粒子的运动半径,=,D,形盒的半径,回旋加速器,Dv=?UB解:回旋加速器,25,(,5,)增加的动能:,带,电粒子每经电场加速一次,回旋半径,就增大一次,每次增加的动能为,(,6,)最大的速度:,粒,子加速的最大速度由盒的半径决定,问题归纳,设粒,子运动半径最大为,D,形盒的半径,R,由,有,(5)增加的动能:(6)最大的速度:问题归纳设粒子运动半径最,26,D,v,=,?,U,B,回旋加速器,Dv=?UB回旋加速器,27,D,越大,,E,K,越大,是不是只要,D,不断增大,,E,K,就可以无限制增大呢?,实际并非如此例如:用这种经典的回旋加速器来加速粒子,最高能量只能达到,20,兆电子伏这是因为,当粒子的速率大到接近光速时,按照相对论原理,粒子的质量将随速率增大而明显地增加,,从而使,粒子的回旋周期也随之变化,,,这就,破坏了加速器的同步条件,实际并非如此例如:用这种经典的回旋加速器来加速粒子,最高,28,(,7,)、最终能量,粒子运动半径最大为,D,形盒的半径,R,带电粒子经加速后的最终能量:,由,有,所以最终能量为,讨论:要提高带电粒子的最终能量,应采取什么措施?,回旋加速器加速的带电粒子,能量达到,25 MeV,30 MeV,后,就很难再加速了。,(7)、最终能量粒子运动半径最大为D形盒的半径R带电粒子经加,29,美国,费米实验室加速器,美国费米实验室加速器,30,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,在磁场中做圆周运动,周期不变结论,31,.,关于回旋加速器的工作原理,下列说法正确的是:,A,、电场用来加速带电粒子,磁场则使带电粒子回旋,B,、电场和磁场同时用来加速带电粒子,C,、同一加速器,对某种确定的粒子,它获得的最大动能由加速电压决定,D,、同一加速器,对某种确定的粒子,它获得的最大动能由磁感应强度,B,决定和加速电压决定,(,A,),.关于回旋加速器的工作原理,下列说法正确的是:A、电场用来,32,06,年广东东莞中学高考模拟试题,8,8,回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电两极相连接的两个,D,形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速两,D,形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中,如图所示,设匀强磁场的磁感应强度为,B,,,D,形金属盒的半径为,R,,狭缝间的距离为,d,,匀强电场间的加速电压为,U,,要增大带电粒子(电荷量为,q,质量为,m,,不计重力)射出时的动能,则下列方法中正确的是:,( ),A,增大匀强电场间的加速电压,B,减小狭缝间的距离,C,增大磁场的磁感应强度,D,增大,D,形金属盒的半径,d,R,B,U,解:,C D,06年广东东莞中学高考模拟试题88回旋加速器是加速带电粒子,33,例 :关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述,正确的是,( ),A,、电场和磁场都对带电粒子起加速作用,B,、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的,C,、只有电场能对带电粒子起加速作用,D,、磁场的作用是使带电粒子在,D,形盒中做匀速圆周运动,CD,例 :关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述,正确的是(,34,例:一回旋加速器,可把,质子,加速到,v,,使它获得动能,E,K,(,1,)能把,粒子,加速到的速度为?,(,2,),能把,粒子,加速到的动能为?,(,3,)加速,粒子,的交变电场频率与加速质子的交变电场频率之比为?,例:一回旋加速器,可把质子加速到v,使它获得动能EK,35,北京正负电子对撞机:撞出物质奥秘,大科学装置的存在和应用水平,是一个国家科学技术发展的具象。它如同一块巨大的磁铁,能够集聚智慧,构成一个多学科阵地。作为典型的大科学装置,北京正负电子对撞机的重大改造工程就是要再添磁力。,北京正负电子对撞机在我国大科学装置工程中赫赫有名,为示范之作。,1988,年,10,月,16,日凌晨实现第一次对撞时,曾被形容为,“我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后,在高科技领域又一重大突破性成就”,。北京正负对撞机重大改造工程的实施,将让这一大科学装置“升级换代”,继续立在国际高能物理的前端。,北京正负电子对撞机重大改造工程完工后,,将成为世界上最先进的双环对撞机之一,。,北京正负电子对撞机:撞出物质奥秘 大科学装置的,36,世界上最大、能量最高的粒子加速器,欧洲大型强子对撞机,世界上最大、能量最高的粒子加速器,37,世界最大对撞机启动模拟宇宙大爆炸 中国参与研究,这项实验在深入地底,100,米、长达,27,公里的环型隧道内进行。,科学家预计,粒子互相撞击时所产生的温度,比太阳温度还要高,10,万倍,就好比,137,亿年前宇宙发生大爆炸时那一剎那的情况。,在瑞士和法国边界地区的地底实验室内,科学家们正式展开了被外界形容为“末日实验”的备受争议的计划。他们启动了全球最大型的强子对撞机,(LHC),,,把次原子的粒子运行速度加快至接近光速,,并将互相撞击,模拟宇宙初开“大爆炸”后的情况。科学家希望借这次实验,有助解开宇宙间部分谜团。但有人担心,今次实验或会制造小型黑洞吞噬地球,令末日论流言四起。,世界最大对撞机启动模拟宇宙大爆炸 中国参与研究,38,3.6.1,带电粒子在匀强磁场中的运动,3.6.1带电粒子在匀强磁场中的运动,39,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:,匀速直线运动,F,F=0,带电粒子在匀强磁场中的运动(重力不计),匀速圆周运动,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,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,40,一、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(,0,90,),V,/,B,V,B,v,与,B,成,角,在只有洛仑兹力的作用下,一、带电粒子在无界匀强磁场中的运动F洛=0F洛=BqvF洛=,41,二、带电粒子在有界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,几何法求半径,向心力公式求半径,利用,vR,利用弦的中垂线,1,弧度,=180/,度,1,度,=,/180,弧度,二、带电粒子在有界磁场中运动情况研究1、找圆心:方法注意:,42,两个具体问题:,1,、圆心的确定,(,1,)已知两个速度,方向,:可找到两条半径,其交点是圆心。,(,2,)已知入射,方向,和出射,点,的位置:,通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作中垂线,交点是圆心。,2,、运动时间的确定:,2,关键:确定圆心、半径、圆心角,1,弧度,=180/,度,1,度,=,/180,弧度,两个具体问题: 2关键:确定圆心、半径、圆心,43,30,1.,圆心在哪里,?,2.,轨迹半径是多少,?,思考,O,B,d,v,例:,r=d/sin,30,o,=2d,r=mv/qB,t=,(,30,o,/,360,o,),T=,T/12,T=2,m/qB,T=2,r/v,小结:,r,t/T=,30,o,/,360,o,A,=30,v,qvB=mv,2,/r,t=T/12=,m/6qB,3,、偏转角,=,圆心角,1,、两洛伦,兹,力的交点即圆心,2,、偏转角:初末速度的夹角。,4.,穿透磁场的时间如何求?,3,、圆心角, =?,t=T/12= d/3v,m=qBr/v=2qdB/v,f,f,301.圆心在哪里?思考OBdv 例:r=d/sin 3,44,1.,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,30,0,、,60,0,、,90,0,、,120,0,、,150,0,、,180,0,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。,有界磁场问题:,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,45,入射角,30,0,时,入射角300时,46,带电粒子在磁场中运动终极版课件,47,入射角,150,0,时,入射角1500时,48,粒子在磁场中做圆周运动的对称规律:,从同一直线边界射入的粒子,从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等。,两个对称规律:,粒子在磁场中做圆周运动的对称规律:两个对称规律:,49,2,、如图所示,在半径为,r,的圆形区域内,有一个匀强磁场,一带电粒子以速度,v,0,从,M,点沿半径方向射入磁场区,并由,N,点射出,,O,点为圆心,,AOB=120,,求粒子在磁场区的偏转半径,R,及在磁场区中的运动时间。(粒子重力不计),r,R,60,30,r/R=tan,30,R=rtan,60,o,t=,(,60,o,/,360,o,),T=,T/6,T=2,R/v,0,30,r/R=sin,30,R/r=tan,60,2、如图所示,在半径为r的圆形区域内,有一个匀强磁场,一带电,50,C,D,B,v,如图所示,在,B,=9.1x10,-4,T,的匀强磁场中,,C,、,D,是垂直于磁场方向的同一平面上的两点,相距,d,=0.05m,。在磁场中运动的电子经过,C,点时的速度方向与,CD,成,=,30,0,角,并与,CD,在同一平面内,问:,(1),若电子后来又经过,D,点,则电子的速度大小是多少?,(2),电子从,C,到,D,经历的时间是多少?,(,电子质量,m,e,=9.1x10,-31,kg,,电量,e,=1.6x10,-19,C),8.0x10,6,m/s 6.5x10,-9,s,3,、带电粒子在无界磁场中的运动,CDBv 如图所示,在B=9.1x10-4T的,如图所示,在,x,轴上方有匀强磁场,B,,一个质量为,m,,带电量为,-q,的的粒子,以速度,v,从,O,点射入磁场,角,已知,粒子重力不计,求,(1),粒子在磁场中的运动时间,.,(2),粒子离开磁场的位置,.,3,、带电粒子在半无界磁场中的运动,如图所示,在x轴上方有匀强磁场B,一个质量为m,带电量为-q,4,、如图直线,MN,上方有磁感应强度为,B,的匀强磁场。正、负电子同时从同一点,O,以与,MN,成,30,角的同样速度,v,射入磁场(电子质量为,m,,电荷为,e,),它们从磁场中射出时相距多远?射出的时间差是多少?,M,N,B,O,v,答案为射出点相距,时间差为,关键是找圆心、找半径和用对称。,4、如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子,5,、,一个负离子,质量为,m,,电量大小为,q,,以速率,v,垂直于屏,S,经过小孔,O,射入存在着匀强磁场的真空室中,如图所示。磁感应强度,B,的方向与离子的运动方向垂直,并垂直于图,1,中纸面向里,.,(,1,)求离子进入磁场后到达屏,S,上时的位置与,O,点的距离,.,(,2,)如果离子进入磁场后经过时间,t,到达位置,P,,证明,:,直线,OP,与离子入射方向之间的夹角,跟,t,的关系是,O,B,S,v,P,5、 一个负离子,质量为m,电量大小为q,以速率v垂直于屏S,解析:(,1,)离子的初速度与匀强磁场的方向垂直,在洛仑兹力作用下,做匀速圆周运动,.,设圆半径为,r,,则据牛顿第二定律可得:,如图所示,离了回到屏,S,上的位置,A,与,O,点的距离为:,AO=2r,(,2,)当离子到位置,P,时,圆心角:,因为,,所以,解析:(1)离子的初速度与匀强磁场的方向垂直,在洛仑,55,三、垂直边界,6,、,一个质量为,m,电荷量为,q,的带电粒子从,x,轴上的,P,(,a,,,0,)点以速度,v,,沿与,x,正方向成,60,的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于,y,轴射出第一象限。求:,(,1,)匀强磁场的磁感应强度,B,和射出点的坐标。,(,2,)带电粒子在磁场中的运动时间是多少?,y,x,o,B,v,v,a,O,/,三、垂直边界6、 一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的,例:一束电子(电量为,e,)以速度,V,0,垂直射入磁感应强度为,B,,宽为,d,的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向成,30,0,角,求:电子的质量和穿过磁场的时间。,B,v,0,e,30,0,d,2dBe/v,0,d/3v,0,小结:,1,、两洛伦磁力的交点即圆心,2,、偏转角:初末速度的夹角。,3,、偏转角,=,圆心角,7,、带电粒子在有界矩形磁场区的运动,例:一束电子(电量为e)以速度V0垂直射入磁感应强度为B,宽,变化,1,:在上题中若电子的电量,e,,质量,m,,磁感应强度,B,及宽度,d,已知,若要求电子不从右边界穿出,则初速度,V,0,有什么要求?,B,e,v,0,d,小结:,临界问题的分析方法,1,、理解轨迹的变化(从小到大),2,、找临界状态:,(切线夹角平分线找圆心),变化,2,:若初速度向下与边界成, =60,度角,则初速度有什么要求?,B,v,0,变化,3,:若初速度向上与边界成, =60,度角,则初速度有什么要求?,变化1:在上题中若电子的电量e,质量m,磁感应强度B及宽度d,带电粒子在磁场中运动终极版课件,8,、两板间(长为,L,,相距为,L,)存在匀强磁场,带负电粒子,q,、,m,以速度,V,0,从方形磁场的中间射入,要求粒子最终飞出磁场区域,则,B,应满足什么要求?,B,v,0,q,m,L,L,8、两板间(长为L,相距为L)存在匀强磁场,带负电粒子q、m,B,v,0,q,m,L,L,情境:,已知:,q,、,m,、,v,0,、,d,、,L,、,B,求:要求粒子最终飞出磁场区域,对粒子的入射速度,v,0,有何要求?,Bv0qmLL情境:已知:q、m、 v0、 求:要求粒子最,如图中圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为,B,,现有一电量为,q,,质量为,m,的正离子从,a,点沿圆形区域的直径射入,设正离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为,60,0,,求此正离子在磁场区域内飞行的时间及射出磁场时的位置。,a,o,由对称性,射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。,注,:,画好辅助线(半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线),偏角可由 求出。经历时间由 得出,r v,R,v,O,/,O,带电粒子在圆形磁场区域的运动,如图中圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁,9,、,电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的,电子束经过电压为,U,的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区域,如图所示磁场方向垂直于圆面,磁场区域的中心为,0,,半径为,r,当不加磁场时,电子束将通过点,0,而打到屏幕的中心,M,点,为了让电子束射到屏幕边缘,P,需要加磁场,使电子束偏转已知角度,,此时磁场的磁感应强度,B,应为多少,?,9、 电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实,63,带电粒子在磁场中运动终极版课件,10,、,圆心为,O,、半径为,r,的圆形区域中有一个磁感强度为,B,、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场,与区域边缘的最短距离为,L,的,O,处有一竖直放置的荧屏,MN,,今有一质量为,m,的电子以速率,v,从左侧沿,OO,方向垂直射入磁场,越出磁场后打在荧光屏上之,P,点,如图所示,求,O,P,的长度和电子通过磁场所用的时间。,O,M,N,L,A,O,P,10、 圆心为O、半径为r的圆形区域中有一个磁,11,: 如图,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝、和,外筒的外半径为,,在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场,磁感强度的大小为。在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿向外的电场。一质量为、带电量为的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝的点出发,初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点,则两电极之间的电压应是多少?(不计重力,整个装置在真空中),11: 如图,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极,12,、如图所示,一个质量为,m,、电量为,q,的正离子,从,A,点正对着圆心,O,以速度,v,射入半径为,R,的绝缘圆筒中。圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为,B,。要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从,A,点射出,问发生碰撞的最少次数,?,并计算此过程中正离子在磁场中运动的时间,t ?,设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失,不计粒子的重力。,O,A,v,0,B,O,A,v,0,B,12、如图所示,一个质量为m、电量为q的正离子,从A点正对着,13:,已经知道,反粒子与正粒子有相同的质量,却带有等量的异号电荷,.,物理学家推测,既然有反粒子存在,就可能有由反粒子组成的反物质存在,.1998,年,6,月,我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空,寻找宇宙中反物质存在的证据,.,磁谱仪的核心部分如图所示,,PQ,、,MN,是两个平行板,它们之间存在匀强磁场区,磁场方向与两板平行,.,宇宙射线中的各种粒子从板,PQ,中央的小孔,O,垂直,PQ,进入匀强磁场区,在磁场中发生偏转,并打在附有感光底片的板,MN,上,留下痕迹,.,假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子,它们以相同速度,v,从小孔,O,垂直,PQ,板进入磁谱仪的磁场区,并打在感光底片上的,a,、,b,、,c,、,d,四点,已知氢核质量为,m,,电荷量为,e,,,PQ,与,MN,间的距离为,L,,磁场的磁感应强度为,B,.,(,1,)指出,a,、,b,、,c,、,d,四点分别是由哪种粒子留下的痕迹,?,(不要求写出判断过程),(,2,)求出氢核在磁场中运动的轨道半径;,(,3,)反氢核在,MN,上留下的痕迹与氢核在,MN,上留下的痕迹之间的距离是多少,?,13: 已经知道,反粒子与正粒子有相同的质量,却,临界问题,例:长为,L,的水平极板间,有垂直纸面向内的匀强磁场,如图所示,磁感强度为,B,,板间距离也为,L,,板不带电,现有质量为,m,,电量为,q,的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度,v,水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是: ( ),A,使粒子的速度,v,5,BqL,/4,m,C,使粒子的速度,v,BqL,/,m,D,使粒子速度,BqL,/4,m,v, d,r d/2,mv,0,/qB d/2,B 2mv,0,q/d,r,1,r q mv,0,/13d,反馈练习3如图所示,M、N两板相距为d,板长为5d,两板不,