新人教物理带电粒子在匀强磁场中运动.pptx

一一.带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动 当带电粒子q以速度v垂直进入匀强磁场中，它将做什么运动?带电粒子将在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。第1页/共15页亥姆霍兹线圈电 子 枪磁场强弱选择挡加速电压选择挡第2页/共15页 通过威尔逊云室显示的正负电子在匀强磁场中的运动径迹第3页/共15页 通过格雷塞尔气泡室显示的带电粒子在匀强磁场中的运动径迹第4页/共15页1速度特征：2半径特征：速度大小不变，而方向随时间变化。第5页/共15页3 周期特征：周期特征：周期T T与运动速度及运动半径无关。第6页/共15页 例题 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。（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。第7页/共15页怎样才能得到能量很高的粒子呢?（1）静电力做功：Ek=qu 困难：技术上不能产 生过高电压（2）多级加速器 困难：加速设备长第8页/共15页回旋加速器：用磁场控制轨迹，用电场进行加速加速电压为：解决上述困难的一个途径是把加速电场“卷起来”交变电压金属D形盒有什么作用？为什么不用陶瓷盒？思考：第9页/共15页思考与讨论说明：D形盒和盒间电场都应该在真空中局限性：（1）D形盒半径不能无限增大（2）受相对论效应制约，质量随速度而增大，周期T变化。被加速粒子的最大速度决定于什么？第10页/共15页 1931 1931年，加利福尼亚大学的劳年，加利福尼亚大学的劳 伦斯提出了一个卓越的思想，通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过磁场的作用迫使带电粒子沿着 磁极之间做螺旋线运动磁极之间做螺旋线运动,把长长把长长 的电极像卷尺那样卷起来，发明的电极像卷尺那样卷起来，发明 了回旋加速器，第一台直径为了回旋加速器，第一台直径为27cm27cm的回旋的回旋 回速器投入运行，它能将质子回速器投入运行，它能将质子 加速到加速到1Mev1Mev。19391939年劳伦斯获诺贝尔年劳伦斯获诺贝尔 物理奖。物理奖。第11页/共15页第12页/共15页 已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度大小为B，D形盒的半径为r.今将质量为m、电量为q的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达到的最大动能表达式.假设已知磁感应强度B=1T，D形盒的半径为r=60 cm.质子质量为m1.661027kg、电量为q=1.61019C，则粒子在加速器内加速后所能达到的最大动能值为多少Mev?第13页/共15页 如果尽量增强回旋加速器的磁场或加大D形盒半径，我们是不是就可以使带电粒子获得任意高的能量吗？思考：思考：第14页/共15页感谢您的观看！第15页/共15页