(共23张PPT)
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会做什么运动？
带电粒子垂直射入匀强磁场会做什么运动？
思考:（不计带电粒子的重力）
【实验验证】
不加磁场时观察
电子束的径迹。
给励磁线圈通电，
在玻璃泡中产生沿
两线圈中心连线方
向，由纸内指向读
者的磁场，观察电
子束的径迹。
ν
F
理论分析
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。
复位
．
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。
保持出射电子的
速度不变，改变磁
感应强度，观察电
子束径迹的变化。
【演示实验】
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径，与粒子的速度、磁场的磁感应强度有什么关系？
思考与讨论
什么力提供带电粒子做匀速圆周运动的向心力？
向心力的计算公式是什么？
1.水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将（ ）
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v
a
b
I
A.沿路径a运动,轨迹是圆
B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大
C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小
D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小
例与练
B
与 不垂直
拓展：
粒子的轨迹是一条螺旋线
“气泡室”照片
1.不同带电粒子的径迹半径为什么不一样？
2.同一条径迹上为什么曲率半径会越来越小呢？
提出问题：能否从气泡室中带电粒子的径迹得到启发设计一个仪器，将比荷不同、初速度几乎为零带电粒子分开？
设计方案：设一个质量为m、电荷量为q的粒子,从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为零,然后经过S3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.求：
(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
质谱仪
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+
-
速度选择器
照相底片
质谱仪的示意图
2、有三种粒子，分别是质子（ ）、氚核、（ ）和α粒子（ ）束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里），在下图中，哪个图正确地表示出这三束粒子的运动轨迹？（ ）
例与练
C
问题1：要认识原子核内部的情况，必须把核“打开”进行“观察”。然而，原子核被强大的核力约束，只有用极高能量的粒子作为“炮弹”去轰击，才能把它“打开”。那么怎样才能产生这些高能炮弹呢？
加速器
加速器中的径迹为直线，其加速装置要很长很长
设计方案：多级加速器
多级加速器
加利佛尼亚斯坦福大学的粒子加速器
问题2：有没有什么办法可以让带电粒子在加速后又转回来被第二次加速，如此反复“转圈圈”式地被加速，加速器装置所占的空间不是会大大缩小吗？
设计方案：回旋加速器
回旋加速器的原理
粒子获得最大速度
粒子获得最大动能
与加速电压无关！
费米实验室环形加速器
——美国伊利诺斯州
3、回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心的部分是分
别与高频交流电极相连的两个D形金属盒。两盒间的狭缝中形
成的周期性变化的电场，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的匀强磁场中，如图所示。要增
大带电粒子射出的动能，则下列说法中正确的是（ ）
例与练
A.增大匀强电场间的加速电压
B.增大磁场的磁感应强度B
C.减少狭缝间的距离
D.增大D形金属盒的半径
BD
1)圆半径r
2)周期T
小结:
2
v
qvB m
r
=
2
r
T
v
p
=
半径r跟速率v成正比.
周期T跟圆半径r和速率v均无关.
带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动
洛伦兹力提供向心力
