带电粒子在匀强磁场中运动(修改).ppt

1．加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加。二.加速器直线加速器+U+++第31页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三2．直线加速器（多级加速）如图所示是多级加速装置的原理图：二.加速器直线加速器第32页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三～直线加速器粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同第33页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三斯坦福大学的加速器多级直线加速器有什么缺点？第34页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三直线加速器利用加速电场对带电粒子做正功,使带电的粒子动能增加，即qU=ΔEk②直线加速器的多级加速：教材图3.6-5所示的是多级加速装置的原理图，由动能定理可知，带电粒子经n级的电场加速后增加的动能，ΔEk=q（U1+U2+U3+U4+…Un）③直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制。P1图3.6-5多级加速器P2P3P4P5P6一级二级三级n级…①加速原理：第35页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三回旋加速器第36页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三1932年,美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器，从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步．为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖．第37页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三第38页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三回旋加速器第39页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三回旋加速器1、作用：产生高速运动的粒子2、原理用磁场控制轨道、用电场进行加速+-+-~第40页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三回旋加速器第41页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三回旋加速器第42页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三交变回旋加速器交变电压的周期TE=粒子在磁场中运动的周期TB第43页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三Dv=？UB解：当粒子从D形盒出口飞出时，粒子的运动半径=D形盒的半径回旋加速器第44页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三关于带电粒子在匀强磁场中运动(修改)第1页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三[问题]：判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向：1、匀速直线运动。F=qvBF=02、?一、带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）猜想：第2页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三1、匀强磁场---洛伦兹力的大小保持不变2、左手定则---洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直若带电粒子（不计重力）以沿着与匀强磁场垂直的方向射入磁场，粒子将如何运动？匀速圆周运动第3页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三+r第4页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三一、带电粒子运动轨迹的半径匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因素有关？思路:带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。若磁场强度不变：粒子射入的速度增加，轨道半径将增大；速度减小，轨道半径将减小。若粒子射入速度不变：磁场强度增大，轨道半径将减小；磁场强度减小，轨道半径将增大。第5页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三亥姆霍兹线圈电子枪磁场强弱选择挡加速电压选择挡洛伦兹力演示器实验：第6页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三②励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场①加速电场：作用是改变电子束出射的速度第7页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三实验：观察1：不加磁场时电子束轨迹结论：轨迹是一条直线观察2：若加励磁电流，电子束轨迹将如何？观察3：若加逆向的励磁电流，电子束轨迹将如何？第8页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期有何特征？同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关第9页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三-e2v................BT=2πm/eB例2、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂直于磁场方向