20xx年高中物理帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動新人教版選修3(編輯修改稿)
2025-03-09 22:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的徑跡照片。問題1：不同帶電粒子的徑跡半徑為什么不一樣？問題2：同一條徑跡上為什么曲率半徑會越來越小呢？分析1：造成徑跡半徑不一樣的原因是粒子的質(zhì)量、速度、所帶電荷量的多少不一樣。分析2：帶電粒子在運(yùn)動過程中能量降低，速度減小，所以曲率半徑就減小，徑跡就呈螺旋型。3．質(zhì)譜儀提出問題：能否從剛剛分析過的氣泡室中帶電粒子的徑跡得到啟發(fā)設(shè)計一個儀器，將所帶電荷量和質(zhì)量比值（比荷）不同、初速度幾乎為0的帶電粒子分開？（在學(xué)生設(shè)計的過程中，教師可以根據(jù)實際情況適當(dāng)提示，以降低難度。）思考與討論：可以將這些帶電粒子經(jīng)過電場加速后射入磁場，根據(jù)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的半徑不一樣，從而可以將帶電粒子分開。設(shè)計方案：設(shè)一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為0，然后經(jīng)過S3沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后打到照相底片D上（）。(1) 求粒子進(jìn)入磁場時的速率。(2) 粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑。分析與論證：。由動能定理得，由此解得。，由此解得。把a(bǔ)問題中求得的代入，得出粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑。從中可以看出，比荷不同的帶電粒子進(jìn)入磁場后將沿著不同的半徑做圓周運(yùn)動，因而，打到照相底片不同的地方。這樣帶電粒子就被分開了。
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