五、带电粒子在磁场中运动质谱仪一(精品).ppt

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1、五、带电粒子在磁场中的运动五、带电粒子在磁场中的运动提出问题：提出问题：1、带电粒子在垂直电场方向如何运动？、带电粒子在垂直电场方向如何运动？2、带电粒子在垂直磁场方向运动情况如何呢、带电粒子在垂直磁场方向运动情况如何呢？3、带电粒子在电场和磁场中的偏转情况是否、带电粒子在电场和磁场中的偏转情况是否一样？一样？观察观察演示演示1，演示演示2.带电粒子垂直进入匀强磁场，其初速度带电粒子垂直进入匀强磁场，其初速度v与与磁场垂直，根据左手定则，其受洛仑兹力的磁场垂直，根据左手定则，其受洛仑兹力的方向也跟磁场方向垂直，并与初速度方向都方向也跟磁场方向垂直，并与初速度方向都在同一垂直磁场的平面内，所以粒

2、子只能在在同一垂直磁场的平面内，所以粒子只能在该平面内做匀速圆周运动运动在垂直电场该平面内做匀速圆周运动运动在垂直电场方向时做平抛运动。方向时做平抛运动。洛仑兹力总是跟带电粒子的运动方向垂直，洛仑兹力总是跟带电粒子的运动方向垂直，它只改变粒子运动的方向，不改变粒子速度它只改变粒子运动的方向，不改变粒子速度的大小，所以粒子在磁场中运动的速率是恒的大小，所以粒子在磁场中运动的速率是恒定的，这时洛仑兹力的大小定的，这时洛仑兹力的大小f=Bqv也是恒定的也是恒定的 五、带电粒子在磁场中的运动（一）五、带电粒子在磁场中的运动（一）1、带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹：、带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹：（1

3、）当）当VB时，带电粒子在匀强磁场时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动；中做匀速圆周运动；（2）当）当VB时，带电粒子在匀强磁场时，带电粒子在匀强磁场中做匀速直线运动；中做匀速直线运动；（3）当）当V与与B斜交斜交时，带电粒子在匀强时，带电粒子在匀强磁场中做螺旋式运动。磁场中做螺旋式运动。洛仑兹力对运动粒子不做功为什么？洛仑兹力对运动粒子不做功为什么？洛仑兹力对运动粒子起着向心力的作用，洛仑兹力对运动粒子起着向心力的作用，因此粒子的运动一定是匀速圆周运因此粒子的运动一定是匀速圆周运动二带电粒子在磁场中运动的轨道半径二带电粒子在磁场中运动的轨道半径复习圆周运动公式向心力F=mv2/r等向心加速

4、度公式的复习要求会推导半径的公式讨论：讨论：粒子运动轨道半径与哪些因素有关，关系如何粒子运动轨道半径与哪些因素有关，关系如何？质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的动量垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径的动量垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？关系如何？速度相同，荷质比不同的带电粒子垂直进入同速度相同，荷质比不同的带电粒子垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？三带电粒子在磁场中的运动周期三带电粒子在磁场中的运动周期讨论：讨论：带电粒子在磁场中做圆周运动的周期大带电粒子在磁场中做圆周运动的周期大小

5、与哪些因素有关？关系如何？小与哪些因素有关？关系如何？同一带电粒子，在磁场中做圆周运动，同一带电粒子，在磁场中做圆周运动，当它的速率增大时，其周期怎样改变？当它的速率增大时，其周期怎样改变？速率不同、质量也不同的两带电粒子进速率不同、质量也不同的两带电粒子进入同一磁场做圆周运动，若它们的周期相入同一磁场做圆周运动，若它们的周期相同，则它们不相同的物理量还有哪个？同，则它们不相同的物理量还有哪个？注意在带电粒子垂直进入磁场时，着重把握一找圆心，二找半径R，三找周期或者运动的时间，圆心及半径的确定方法参看优化指导中本节知识点1。四速度选择器的工作原理四速度选择器的工作原理 f洛洛=F电电五质谱仪五

6、质谱仪 1、如图、如图1所示，在垂直于纸面向内的匀强磁场中，垂直所示，在垂直于纸面向内的匀强磁场中，垂直于磁场方向发射出两个电子于磁场方向发射出两个电子1和和2，其速度分别为，其速度分别为v1和和v2如果如果v22v1，则，则1和和2的轨道半径之比的轨道半径之比r1：r2及周期及周期之比之比T1：T2分别为分别为 Ar1：r21：2，T1：T21：2B r1：r2 1：2，T1：T2 1：1 C r1：r2 2：1，T1：T2 1：1 D r1：r2 1：1，T1：T2 2：1例题分析例题分析2如图如图2所示，所示，ab是一弯管，其中心线是半径为是一弯管，其中心线是半径为R的的一段圆弧，将它置

7、于一给定的匀强磁场中，磁场方向一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面，并且指向纸外、有一束粒子对垂直于圆弧所在平面，并且指向纸外、有一束粒子对准准a端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度，端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子但都是一价正离子 A只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管B只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管C只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管D只有能量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管只有能

8、量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管3、有三种粒子，分别是质子、氚核、和、有三种粒子，分别是质子、氚核、和粒子束，粒子束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀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）在图强磁场（磁场方向垂直纸面向里）在图3中，中，哪个图正确地表示出这三束粒子的运动轨迹？哪个图正确地表示出这三束粒子的运动轨迹？1、一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁、一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图场，粒子的一段径迹如图4所示，径迹上的每一小段可所示，径迹上的每一小段可近似看成圆弧由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子近

9、似看成圆弧由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）从图中可以确定的能量逐渐减小（带电量不变）从图中可以确定 A粒子从粒子从a到到b，带正电，带正电 B粒子从粒子从b到到a，带正电，带正电 C粒子从粒子从a到到b，带负电，带负电 D粒子从粒子从b到到a，带负电，带负电 2、一个带正电荷的微粒（重力不计）穿过图、一个带正电荷的微粒（重力不计）穿过图5中匀中匀强电场和匀强磁场区域时，恰能沿直线运动，则欲强电场和匀强磁场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是使电荷向下偏转时应采用的办法是 A增大电荷质量增大电荷质量 B增大电荷电量增大电荷电量C减少入射速度减少入射速度 D增大磁感强度增大磁感强度E减小电场强度减小电场强度3一束离子能沿入射方向通过互相垂直的匀强一束离子能沿入射方向通过互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，然后进入磁感应强度为电场和匀强磁场区域，然后进入磁感应强度为B的偏转磁场内做半径相同的匀速圆周运动（图的偏转磁场内做半径相同的匀速圆周运动（图6），则这束离子必定有相同的），则这束离子必定有相同的_，相同的，相同的_速度速度荷质荷质比比