6带电粒子在磁场中的运动质谱仪.ppt

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1、五、带电粒子在磁场中的运动质谱仪、带电粒子在匀强用场中运动轨迹 实验表明：带带电电粒粒子子只只受受洛洛伦伦兹兹力力作作用用（重重力力通通常常忽忽略略不不计计）的的条条件件下下，在在匀匀强强磁磁场场中中有有两两种种典型的运动：典型的运动：1v平行平行B时，做匀速直线运动时，做匀速直线运动2v垂直垂直B时，做匀速圆周运动时，做匀速圆周运动洛洛伦伦兹兹力力提提供供了了带带电电粒粒子子做做匀匀速速圆圆周周运运动动所需的向心力所需的向心力 二、轨道半径和运动周期 1 1轨道半径轨道半径 r r ，洛伦兹力提供向心力：洛伦兹力提供向心力：由：得：在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电在匀强磁场中做匀速圆周运动的

2、带电粒子，轨道半径跟运动速率成正比粒子，轨道半径跟运动速率成正比2 2运动周期运动周期T T 由：得：周期跟轨道半径和运动速率均无关周期跟轨道半径和运动速率均无关 例例1 1：两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中：两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则只受磁场力而做匀速圆周运动，则()A.A.若速率相等，则半径相等若速率相等，则半径相等 B.B.若速率相等，则周期相等若速率相等，则周期相等 C.C.若若m m、v v的乘积相等，则半径相等的乘积相等，则半径相等 D.D.若动能相等，则周期相等若动能相等，则周期相等C C 例例2 2：关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中

3、的：关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是：运动，下列说法中正确的是：()A.A.带电粒子沿电场线方向射入，电场力对带电粒子带电粒子沿电场线方向射入，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不增加不做功，粒子动能不增加B.B.带电粒子沿垂直电场线方向射入，电场力对带电带电粒子沿垂直电场线方向射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能不变粒子做正功，粒子动能不变C.C.带电粒子沿磁感线方向射入，磁场力对带电粒子带电粒子沿磁感线方向射入，磁场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加做正功，粒子动能一定增加D.D.不管带电粒子怎样射入磁场，磁场力对带电粒子不管带电粒子怎样射入磁场，磁场力对带电

4、粒子都不做功，粒子动能不变都不做功，粒子动能不变D 例例3 3：如图：如图11-3-111-3-1所示，在长直导线中有恒电流所示，在长直导线中有恒电流I I通通过，导线正下方电子初速度过，导线正下方电子初速度v v方向与电流方向与电流I I的方向相同，的方向相同，电子将电子将()A.A.沿路径沿路径a a运动，轨迹是圆运动，轨迹是圆 B.B.沿路径沿路径a a运动，轨迹半径越来越大运动，轨迹半径越来越大 C.C.沿路径沿路径a a运动，轨迹半径越来越小运动，轨迹半径越来越小 D.D.沿路径沿路径b b运动，轨迹半径越来越大运动，轨迹半径越来越大D思考：若带电离子与磁场成一定的角度射思考：若带电

5、离子与磁场成一定的角度射入匀强磁场，粒子如何运动？入匀强磁场，粒子如何运动？VV1V2B垂直于垂直于B B方向上：匀速圆周运动方向上：匀速圆周运动平行于平行于B B方向上：匀速直线运动方向上：匀速直线运动垂直磁场方向：垂直磁场方向：R Rmvsin/qBmvsin/qB T=2m/qB T=2m/qB平行磁场方向：螺距平行磁场方向：螺距 d d2mcos/qB2mcos/qB三、质谱仪、电电场场和和磁磁场场都都能能对对带带电电粒粒子子施施加加影影响响，电电场场既既能能使使带带电电粒粒子子加加速速，又又能能使使带带电电粒粒子子偏偏转转；磁磁场场虽虽不不能能使使带带电电粒粒子子速速率率变变化化，但

6、但能能使使带带电电粒子发生偏转粒子发生偏转、质质谱谱仪仪：利利用用磁磁场场对对带带电电粒粒子子的的偏偏转转，由由带带电电粒粒子子的的电电荷荷量量，轨轨道道半半径径确确定定其其质质量量的的仪仪器器，叫做叫做质谱仪质谱仪、质谱仪的构造带电粒子注入器带电粒子注入器加速电场（加速电场（U）速速度度选选择择器器（E,B1）偏转磁场（偏转磁场（B2）照相底片照相底片4、质谱仪工作原理带电粒子在带电粒子在无界无界匀强磁场中的运动匀强磁场中的运动F洛洛=0匀速直线运动匀速直线运动F洛洛=Bqv匀速圆周运动匀速圆周运动F洛洛=Bqv等距螺旋（等距螺旋（090）V/BVBv与与B成成角角在在只只有有洛洛仑仑兹兹力力的的作作用用下下