高中物理選修新課標人教版選修3-1第三章36帶電粒子在勻強磁場中的運動學案-展示頁
2024-12-01 23:11本頁面
【正文】 窄縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩 D形盒直徑的勻強電場，加速就是在這個區(qū)域完成的。因此，盡管粒子的速率和半徑一次比一次增大，運動周期 T 卻始終不變，這樣，如果在直線 AA、 A′A′處造成一個交變電場，使它以相同的周期 T 往復變化，那就可以保證粒子每經過直線 AA 和 A′A′時都正好趕上適合的電場方向而被加速。我們知道，粒子的軌道半徑跟它的速率成正比，因而粒子將沿著半徑增大了的圓周運動，又經過半個周期，當它沿著半圓弧 A1′A2′到達 A2′時，在 A2′A2 處造成一個向下的電場，使粒子又一次受到電場的加r B B U m q 2 1 ? 圖 6 速，速率增加到 v2，如此繼續(xù)下去，每當粒子運動到 A1A′、 A3A3＇ 等處時都使它受到向上電場的加速，每當粒子運動到 A2′A A4′A4 等處時都使它受到向下電場的加速，粒子將沿著圖示的螺線 A0A1 A1′A2′A2……回旋下去，速率將一步一步地增大。則電子的質量是多少？電子穿過磁場的時間又是多少？ 2．質譜儀和回旋加速器 (1)質譜儀的工作原理 質譜儀是利用電場和磁場控制電荷運動的精密儀器，它是測量帶電粒子的質量和分析同位素的重要工具．其結構如右圖所示，容器 A中含有電荷量相同而質量有微小差別的帶電粒子．經過S1和 S2之間的電場加速，它們進入磁場將沿著不同的半徑做圓周運動，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干譜線狀的細條，叫做質譜線．每一條譜線對應于一定的質量．從譜線的位置可以知道圓周的半徑，如果再已知帶電粒子的電荷量，就可以算 出它的質量，這種儀器叫做質譜儀． 可以求出帶電粒子的比荷 ⑵回旋加速器 ①基本用途： 1932年美國物理學家勞倫斯發(fā)明 的回旋加速器 是利用電場對電荷的加速作用和磁場對運動電荷的偏轉作用，在較小的范圍內來獲得高能粒子的裝置。 =α T/2π 可求出粒子在磁場中的運動時間 . （ 2）若粒子運動的速率為 v,弧長為 s，則運動時間為 t=s/v=rα /v。 ２．相對的弦切角（θ）相等，與相鄰的弦切角（θ ’）互補，即θ＋θ ’＝ 1800 （三）運動時間的確定 （ 1）如圖所示，粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，不論沿順時針方向還是逆時針方向， 從 A點運動到 B點，粒子速度偏向角 (φ )等于圓心角 (回旋角α )并等于 AB 弦與切線的夾角 (弦切角θ )的 2倍 .即：φ =α =2θ =ω t. 利用圓心角 (回旋角α )與弦切角θ的關系，或者利用四邊形內角和等于 360176。 (3)帶電粒子做勻速圓周運動的圓心、半徑及運動時間的確定 （一）圓心的確定 （１）已知入射方向和出
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