1、3.6带电粒子在匀强磁场中的运动【学习目标】 1、理解洛伦兹力对粒子不做功。2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们与哪些因素有关。4、了解回旋加速器的工作原理。重难点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹【自主预习】1带电粒子在匀强磁场中的运动(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做 运动。(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做 运动且运动的轨迹平面与磁场向 。轨道半径公式： 周期公式： 。2质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的 和分析 的重要工具。3回旋
2、加速器：(1)使带电粒子加速的方法有：经过多次 直线加速；利用电场 和磁场的作用，回旋加速。(2) 回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在 的范围内来获得的装置。(3)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个 电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率。带电粒子获得的最大能量与D形盒 有关。【典型例题】一、带电粒子在匀强磁场中的运动Lv0abvyRRB【例1】电子、质子、氘核、氚核以同样的速度垂直射入同一匀强磁场做匀速圆周运动，其中轨道半径最大的是（ ）A电子 B质子 C氘核 D氚核 二、带电粒子做圆周运动的分析方法【例2】如图1所示
3、，一束电子（电量为e)以速度V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场，穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300。求 : (1) 电子的质量m=? (2) 电子在磁场中的运动时间t=?【例3】如图2所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀强磁场，方向垂直圆所在平面向里一带负电的质量为m电量为q粒子，从A点沿半径AO的方向射入，并从C点射出磁场AOC120o则此粒子在磁场中运行的时间t_(不计重力) 三、质谱仪【例4】 如图3所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场。然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上，如图所
4、示。求 粒子进入磁场时的速率；粒子在磁场中运动的轨道半径。四|、回旋加速器【例5】关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是( )A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C、只有电场能对带电粒子起加速作用D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动【课后练习】1.运动电荷进入磁场后(无其他作用)可能做()A匀速圆周运动B匀速直线运动 C匀加速直线运动 D平抛运动2在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则()A粒子的速率加倍，周期减半B粒子速率不变，轨道半径减半C粒子的速率减半，轨道
5、半径变为原来的1/4D粒子速率不变，周期减半3.一电子与质子速度相同，都从O点射入匀强磁场区，则图4中画出的四段圆弧，哪两个是电子和质子运动的可能轨迹()Aa是电子运动轨迹，d是质子运动轨迹 Bb是电子运动轨迹，c是质子运动轨迹Cc是电子运动轨迹，b是质子运动轨迹 Dd是电子运动轨迹，a是质子运动轨迹4.一匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面，在xOy平面上，磁场分布在以O为圆心的一个圆形区域内一个质量为m，电荷量为q的带电粒子，由原点O开始运动，初速度为v，方向沿x轴正方向后来，粒子经过y轴上的P点，如图所示不计重力的影响，粒子经过P点时的速度方向可能是图中箭头表示的()A只有箭头a、b是可能
6、的B只有箭头b、c是可能的C只有箭头c是可能的D箭头a、b、c、d都是可能的5如图所示，在xOy平面内，匀强电场的方向沿x轴正向，匀强磁场的方向 垂直于xOy平面向里一电子在xOy平面内运动时，速度方向保持不变则电子的运动方向沿()Ax轴正向 Bx轴负向Cy轴正向 Dy轴负向6如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒从a点进入场区并刚好能沿ab直线向上运动，下列说法中正确的是()A微粒一定带负电B微粒的动能一定减小C微粒的电势能一定增加D微粒的机械能一定增加7.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形
7、金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图8所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是() A增大匀强电场的加速电压 B增大磁场的磁感应强度C减小狭缝间的距离 D增大D形金属盒的半径8如图是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径R10 cm的圆柱形筒内有B1104 T的匀强磁场，方向平行于轴线在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔a、b分别作为入射孔和出射孔现有一束比荷为21011 C/kg的正离子，以不同角度入射，最后有不同速度的离子束射出其中入射角30，且不经碰撞而直接从出射孔射出的离子的速度v大小是()
8、A4105 m/sB2105 m/sC4106 m/s D2106 m/s9.如图所示，一束电子流以速度v通过一处于矩形空间的匀强磁场，速度方向与磁感线垂直且平行于矩形空间的其中一边，矩形空间边长为和a，电子刚好从矩形的相对的两个顶点间通过，求电子在磁场中的飞行时间10质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1，b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d，c为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m，电荷量为e的粒子(不计重力)经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动求：(1)粒子的速度v.(2)速度选择器的电压U2.(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R.