新人教物理带电粒子在匀强磁场中运动.pptx
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1、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
2、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)
3、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
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