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,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,*,第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动,第三章 磁场,复习：,1,、洛伦兹力产生的条件？,2,、洛伦兹力的大小和方向如何确定？,3,、洛伦兹力有什么特点？,射入匀强磁场中的带电粒子将做怎样的运动呢？,思考：,一、带电粒子在匀强磁场中的运动,带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？（重力不计）,问题,1,：,问题,2,：,带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？（重力不计）,匀速直线运动,1,、理论推导,（,1,）时，洛伦兹力的方向与速度方向,（,2,）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率变化么？能量呢？,（,3,）洛伦兹力如何变化？,（,4,）从上面的分析，你认为垂直于匀强磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中的运动状态如何？,垂直,理论推导,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,问题,3,：,推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径,r,和运动周期,T,，与粒子的速度,v,和磁场的强度,B,的关系表达式,1,）、圆周运动的半径,2,）、圆周运动的周期,2,、实验验证,（,1,）洛伦兹力演示仪,励磁线圈（亥姆霍兹线圈）：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场,加速电场：作用是改变电子束出射的速度,电子枪：射出电子,（,2,）实验演示,a,、不加磁场时观察电子束的径迹,b,、给励磁线圈通电，观察电子束的径迹,c,、保持初射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化,d,、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,（,3,）实验结论,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。,磁场强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径也增大。,粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小。,d,B,e,v,例,1,、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,30,0,。求,:(1),电子的质量,m=?(2),电子在磁场中的运动时间,t=?,提示,:,关键是画出匀速圆周运动的轨迹,利用几何知识找出圆心及相应的半径,从而找到圆弧所对应的圆心角,2dBe/v d/3v,例,2.,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,U,的加速电场,其初速度几乎为零,然后经过,S,3,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,（一）、,质谱仪,质谱仪,.,swf,测量带电,粒子的质量,分析同位素,二、实际应用,（二）、,回旋加速器,1,、作用：产生高速运动的粒子,2,、,原理,回旋加速器的原理,.,asx,1,）、两,D,形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。,2,）、交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期。,3,）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。,3,、注意,1,、带电粒子在匀强磁场中的运动周期 跟运动速率和轨道半径无关，对于一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的。,2,、交变电场的往复变化周期和粒子的运动周期,T,相同，这样就可以保证粒子在每次经过交变电场时都被加速。,3,、由于狭义相对论的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。,例,3.,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,C D,