高二物理带电粒子在匀强磁场中的运动2)省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖PPT课件.pptx

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,*,人教版选修,3,1,第三章 磁场,6,、带电粒子在匀强磁场中运动,1/21,复习：,1,、洛伦兹力产生条件？,2,、洛伦兹力大小和方向怎样确定？,3,、洛伦兹力有什么特点？,射入匀强磁场中带电粒子将做怎样运动呢？,思索：,2/21,一、带电粒子在匀强磁场中运动,带电粒子平行射入匀强磁场运动状态，？（重力不计）,问题,1,：,问题,2,：,带电粒子垂直射入匀强磁场运动状态？（重力不计）,匀速直线运动,1,、理论推导,3/21,（,1,）时，洛伦兹力方向与速度方向关系,（,2,）带电粒子仅在洛伦兹力作用下，粒子速率改变么？能量呢？,（,3,）洛伦兹力怎样改变？,（,4,）从上面分析，你认为垂直于匀强磁场方向射入带电粒子，在匀强磁场中运动状态怎样？,垂直,4/21,一、带电粒子在匀强磁场中运动,1,、理论推导,沿着与磁场垂直方向射入磁场带电粒子，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圆半径,r,和运动周期,T,，与粒子速度,v,和磁场磁感应强度,B,关系表示式,5/21,1,）、圆周运动半径,2,）、圆周运动周期,带电粒子将在垂直于磁场平面内做匀速圆周动,。,6/21,亥姆霍兹线圈,电 子 枪,磁场强弱选择挡,加速电压选择挡,2,、试验验证,（,1,）洛伦兹力演示仪,电子枪：射出电子,加速电场：作用是改变电子束出射速度,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连线匀强磁场,7/21,（,2,）试验演示,a,、不加磁场时观察电子束径迹,b,、给励磁线圈通电，观察电子束径迹,c,、保持初射电子速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹改变,d,、保持磁感应强度不变，改变出射电子速度，观察电子束径迹改变,8/21,（,3,）试验结论,沿着与磁场垂直方向射入磁场带电粒子，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。,9/21,经过格雷塞尔气泡室显示带电粒子在匀强磁场中运动径迹,10/21,例题：一个质量为,m,、电荷量为,q,粒子，从容器下方小孔,S,1,飘入电势差为,U,加速电场，然后经过,S,3,沿着与磁场垂直方向进入磁感应强度为,B,匀强磁场中，最终打到摄影底片,D,上（如图）,（,1,）求粒子进入磁场,时速率。,（,2,）求粒子在磁场中,运动轨道半径。,11/21,测量带电粒子质量或比荷,分析同位素,12/21,（一）、,质谱仪,测量带电粒子质量或比荷,分析同位素,二、实际应用,1,直线加速器,13/21,（二）、,盘旋加速器,14/21,1,、作用：产生高速运动粒子,2,、,原理,1,）、两,D,形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。,2,）、交变电场周期等于粒子做匀速圆周运动周期。,3,）、粒子最终出加速器速度大小由盒半径决定。,已知盘旋加速器中,D,形盒内匀强磁场磁感应强度大小为,B,，,D,形盒半径为,r,.,今将质量为,m,、电量为,q,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到达最大速度表示式,.,15/21,3,、注意,1,、带电粒子在匀强磁场中运动周期 跟运动速率和轨道半径无关，对于一定带电粒子和一定磁感应强度来说，这个周期是恒定。,2,、交变电场往复改变周期和粒子运动周期,T,相同，这么就能够确保粒子在每次经过交变电场时都被加速。,16/21,假如尽可能增强盘旋加速器磁场或加大,D,形盒半径，我们是不是就能够使带电粒子取得任意高能量吗？,3,、因为侠义相对论限制，盘旋加速器只能把粒子加速到一定能量。,17/21,盘旋加速器中磁场磁感应强度为,B,，,D,形盒半径为,R,，用该盘旋加速器加速质量为,m,、电量为,q,粒子，设粒子加速前初速度为零。求：,（,1,）粒子回转周期是多大？,（,2,）高频电极周期为多大？,（,3,）粒子最大动能是多大,？,18/21,布置作业,书本,102,页,1.2/3.4,算两次作业,不用抄题,但要按步骤书写且注意格式,.,19/21,再见,20/21,