宋莉允帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)課件

宋莉允帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)課件目前一頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)當(dāng)磁鐵靠近電視會(huì)怎樣目前二頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)【知識(shí)回顧】1、洛倫茲力產(chǎn)生的條件？2、洛倫茲力的大小和方向如何確定？3、洛倫茲力有什么特點(diǎn)？射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的帶電粒子將做怎樣的運(yùn)動(dòng)呢？思考：目前三頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)判斷下圖中帶電粒子（電量q，重力不計(jì)）所受洛倫茲力的大小和方向：一、運(yùn)動(dòng)形式1、帶電粒子平行射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)勻速直線運(yùn)動(dòng)。2、帶電粒子平行射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)做什么運(yùn)動(dòng)?目前四頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)【推理與猜想】（1）時(shí)，洛倫茲力的方向與速度方向的關(guān)系（2）帶電粒子僅在洛倫茲力的作用下，粒子的速率變化么？能量呢？（3）洛倫茲力如何變化？（4）你猜想垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向射入的帶電粒子可能做什么運(yùn)動(dòng)？——垂直目前五頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)加速電壓選擇擋磁場(chǎng)強(qiáng)弱選擇擋亥姆霍茲線圈洛倫茲力演示儀【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】電子槍目前六頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)目前七頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)

與不垂直拓展：粒子的軌跡是一條螺旋線目前八頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓半徑，與粒子的速度、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度有什么關(guān)系？思考與討論什么力提供帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力？向心力的計(jì)算公式是什么？目前九頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)2、圓周運(yùn)動(dòng)的周期思考：周期與速度、半徑什么關(guān)系？帶電粒子將在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周動(dòng)

1、圓周運(yùn)動(dòng)的半徑目前十頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)通過(guò)格雷塞爾氣泡室顯示的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡1.不同帶電粒子的徑跡半徑為什么不一樣？2.同一條徑跡上為什么曲率半徑會(huì)越來(lái)越小呢？目前十一頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)提出問(wèn)題：能否從氣泡室中帶電粒子的徑跡得到啟發(fā)，設(shè)計(jì)一個(gè)儀器，將比荷不同、初速度幾乎為零帶電粒子分開(kāi)？目前十二頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)設(shè)計(jì)方案：設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子,從容器下方的小孔S1飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng),其初速度幾乎為零,然后經(jīng)過(guò)S3沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,最后打到照相底片D上.求：(1)求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率(2)求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑目前十三頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)質(zhì)譜儀通過(guò)測(cè)出粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，計(jì)算粒子的比荷或質(zhì)量及分析同位素的儀器.目前十四頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)阿斯頓

阿斯頓是英國(guó)物理學(xué)家，他長(zhǎng)期從事同位素和質(zhì)譜的研究。他首次制成了聚焦性能較高的質(zhì)譜儀，并用此來(lái)對(duì)許多元素的同位素及其豐度進(jìn)行測(cè)量，從而肯定了同位素的普遍存在。同時(shí)根據(jù)對(duì)同位素的研究，他還提出了元素質(zhì)量的整數(shù)法則。因此他榮獲了1922年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。FrancisWilliamAston1877－1945目前十五頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)1、水平導(dǎo)線中有電流I通過(guò)，導(dǎo)線正下方的電子初速度的方向與電流I的方向相同，則電子將（）···············vabIA.沿路徑a運(yùn)動(dòng),軌跡是圓B.沿路徑a運(yùn)動(dòng),軌跡半徑越來(lái)越大C.沿路徑a運(yùn)動(dòng),軌跡半徑越來(lái)越小D.沿路徑b運(yùn)動(dòng),軌跡半徑越來(lái)越小例與練B目前十六頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)2、有三種粒子，分別是質(zhì)子（）、氚核、（）和α粒子（）束，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁場(chǎng)方向垂直紙面向里），在下圖中，哪個(gè)圖正確地表示出這三束粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡？（）例與練C目前十七頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)3、兩個(gè)勵(lì)磁線圈中每一線圈為N=140匝，半徑為R=140mm，兩線圈內(nèi)的電流方向一致，大小相同為I=1.00A，線圈之間距離正好等于圓形線圈的半徑，在玻璃泡的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度

（特斯拉）。燈絲發(fā)出的電子經(jīng)過(guò)加速電壓為U=125V的電場(chǎng)加速后，垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，通過(guò)標(biāo)尺測(cè)得圓形徑跡的直徑為D=80.0mm，請(qǐng)估算電子的比荷

。（答案保留2位有效數(shù)字）例與練目前十八頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)解：目前十九頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)問(wèn)題1：要認(rèn)識(shí)原子核內(nèi)部的情況，必須把核“打開(kāi)”進(jìn)行“觀察”。然而，原子核被強(qiáng)大的核力約束，只有用極高能量的粒子作為“炮彈”去轟擊，才能把它“打開(kāi)”。那么怎樣才能產(chǎn)生這些高能炮彈呢？加速器目前二十頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)加速器中的徑跡為直線，其加速裝置要很長(zhǎng)很長(zhǎng)設(shè)計(jì)方案：多級(jí)加速器目前二十一頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)多級(jí)加速器加利佛尼亞斯坦福大學(xué)的粒子加速器目前二十二頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)問(wèn)題2：有沒(méi)有什么辦法可以讓帶電粒子在加速后又轉(zhuǎn)回來(lái)被第二次加速，如此反復(fù)“轉(zhuǎn)圈圈”式地被加速，加速器裝置所占的空間不是會(huì)大大縮小嗎？目前二十三頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)設(shè)計(jì)方案：回旋加速器回旋加速器的原理目前二十四頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)1、作用：產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)的粒子2、原理1）、兩D形盒中有勻強(qiáng)磁場(chǎng)無(wú)電場(chǎng)，盒間縫隙有交變電場(chǎng)。2）、交變電場(chǎng)的周期等于粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期。3）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半徑?jīng)Q定。已知回旋加速器中D形盒內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，D形盒的半徑為r.今將質(zhì)量為m、電量為q的質(zhì)子從間隙中心處由靜止釋放，求粒子在加速器內(nèi)加速后所能達(dá)到的最大速度表達(dá)式.

目前二十五頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)返回目前二十六頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)粒子獲得最大速度粒子獲得最大動(dòng)能與加速電壓無(wú)關(guān)！目前二十七頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室環(huán)形加速器——美國(guó)伊利諾斯州目前二十八頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)

如果盡量增強(qiáng)回旋加速器的磁場(chǎng)或加大D形盒半徑，我們是不是就可以使帶電粒子獲得任意高的能量嗎？

3、由于俠義相對(duì)論的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。目前二十九頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)4、回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心的部分是分別與高頻交流電極相連的兩個(gè)D形金屬盒。兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示。要增大帶電粒子射出的動(dòng)能，則下列說(shuō)法中正確的是（）例與練A.增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓B.增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BC.減少狹縫間的距離D.增大D形金屬盒的半徑BD目前三十頁(yè)\總數(shù)三十二頁(yè)\編于二點(diǎn)1)圓半徑r2)周期T小結(jié)