课件26张PPT。海阔凭鱼跃天高任鸟飞，复习回顾1：什么是洛伦兹力？方向怎样判断？运动电荷在磁场中受到的作用力2：带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？不一定，洛伦兹力的计算公式为左手定则？ 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 既然粒子速度与磁场方向夹角决定了粒子的受力情况，那么如果粒子以一定的速度进入匀强磁场后，会做一种什么样的运动呢？请大家思考一下，可能存在哪些的情况。励磁线圈电子枪
工作原理：由电子枪发出的电子射线可以使管的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹。演示实验--洛伦兹力演示器玻璃泡可产生沿轴线
方向的匀强磁场1、运动轨迹 电子的运动轨迹是圆，那么，它做的是匀速圆周运动吗？(分组讨论)问题：
（1）电子受到是什么力，这个力同电子速度的关系是什么？
（2）洛伦兹力对电子的运动有什么样的作用？ （3）粒子的运动会不会离开与磁场垂直的那个平面？
（4）洛伦兹力做功吗？1、运动轨迹沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，
粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动(1）电子受到是什么力，这个力同电子速度的关系是什么？ （2）洛伦兹力对电子的运动有什么样的作用？ （3）粒子的运动会不会离开与磁场垂直的那个平面？
(4）洛伦兹力做功吗？演示实验--洛伦兹力演示器（3）保持出射电子的速度不变，增大
或减小磁感应强度，观察电子束的径迹；
（4）保持磁感应强度不变，增大或减小
出射电子的速度，观察电子束的径迹。 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周
运动的轨道半径r和周期T与粒子的速度、
磁感应强度有什么关系？磁场越强，径迹的半径越小；
电子的出射速度越大，径迹的半径越大。现象：思考与 讨论 12、 轨道半径和周期 [问题设置]
一带电量为q，质量为m，速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r和周期T为多大？（1）什么力提供带电粒子做圆周运动提供向心力？
（2）向心力的计算公式是什么？解析： 粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提供的由此得出：……① 又有周期代入①式得：……②?? 例1：在匀强磁场中，一个带电粒子有匀速圆
周运动，如果又顺利进入另一磁感应强度是原来
磁感应强度2倍的匀强磁场，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、粒子的速率不变，周期减半 B D 思考与 讨论 2（1）观察 教材P100 图3.6-3 带电粒子在
气泡室运动径迹的照片，思考下面两个问题。
?不同的带电粒子的
径迹为什么不一样？
?同一条径迹上为什么
会出现半径越来越
小的情况？
二、洛伦兹力的应用 能不能也像气泡室一样，将质量和电荷量比值不同的粒子想办法进行分开？例2、如图所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中，最后打到底片D上。
(1)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解析：(1)由动能定理可得(2)粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子
所受的洛伦兹力提供，即:可得1、质谱仪 质谱仪是一种十分精密的仪器，最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计。是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。（1）质谱仪的结构?容器? 静电加速器? 速度选择器④ 偏转磁场? 显示屏（2）质谱仪的工作原理 电荷量相同而质量有微小差别的粒子，在底片上形成若干谱线状的细条，叫质谱线，每一条对应于一定的质量，从谱线的位置可以知道圆周的半径r，如果再已知带电粒子的电荷量q，就可算出它的质量。1、质谱仪？ 为了能够认识原子核的内部结构，必须有高能的粒子去“打开”原子核的大门，因此科学界常需要高能量的粒子作为“炮弹”去轰击。怎样才能得到这样的高能的粒子呢？2、回旋加速器(1)直线加速器 ?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=?Ek． ?直线加速器，多级加速
如图所示是多级加速装置的原理图：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：直线加速器
的局限性？美国斯坦福大学直线加速器（2）回旋加速器 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的回旋加速器投入运行，它能将质子加速到1Mev。1939年劳伦斯获诺贝尔物理奖。 有没有能够让粒子加速后又不会跑太远再一次被加速的办法？（2）回旋加速器 ?工作原理：
利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子，这些过程在回旋加速器的核心部件——两个D形盒和其间的窄缝内完成。 ?结构：核心部件为两个D形盒(加匀强磁场)和其间的夹缝(加交变电场)A2A3A2/A1A0A3/A1/?回旋加速器的旋转周期 在A、A/间加一个交变电场，使它的变化周期等于带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期 ，就可以保证粒子每经过A、A/时都正好赶上适合的电场方向而被加速。④带电粒子的最终能量 当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，由r=mv/qB得v= rqB/m，若D形盒的半径为R，则带电粒子的最终动能： 要提高加速粒子的最终能量，应采取什么措施？ 带电粒子的最终能量：应尽可能增大磁感应强度B 和 D形盒的半径R 例3、1989年初，我国投入运行的高能粒子回旋加速器可以把电子的能量加速到2.8GeV;若改用直线加速器加速，设每级的加速电压为U =2.0×105V，则需要几级加速？解：设需要经过n级加速由neU=E，得：课堂小总在只有洛仑兹力的作用下v//Bf=0匀速直线运动v⊥Bf=qBv
匀速圆周运动 1、质子（ ）和α粒子（ ）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场中，它们在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，它们的轨道半径和运动周期关系是 ( )A、
B、
C、
D、A2、如图3.6--4所示是粒子速度选择器的原理图,如果粒子所具有的速率v=E/B，不计重力，
那么( )
A．带正电粒子必须沿ab方向从左侧
进入场区,才能沿直线通过
B．带负电粒子必须沿ba方向从右侧
进入场区,才能沿直线通过
C．不论粒子电性如何,沿ab方向从左
侧进入场区,都能沿直线通过
D．不论粒子电性如何,沿ba方向从右
侧进入场区,都能沿直线通过AC 3、在某回旋加速器中，磁场的磁感应强度为B，粒子源射出的粒子质量为m，电荷量为q，粒子的最大回旋半径为Rm，问：
(1)粒子在盒内做何运动？
(2)所加交变电场的周期是多大？
(3)粒子离开加速器时能量是多大？解析：（1）带电粒子在盒内做匀速圆周运动（2）交变电场的周期与粒子旋转的周期相同，即（3）设粒子离开加速器时达到的最大速度由可得则其动能为：下课祝同学们学习愉快课后作业
课本“问题与练习”2、3、4题
